1
УДК 81.29.14
Методика расчета откачной характеристики
кинетического высоковакуумного насоса
© К.Е. Демихов, А.М. Макаров, Н.К. Никулин, Е.В. Cвичкарь
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
В статье представлен подход к расчету откачной характеристики кинетическо-
го вакуумного насоса для молекулярного режима течения газа. Расчет основыва-
ется на основных допущениях для молекулярно-кинетической теории газов: рас-
пределение молекул по скоростям теплового движения описывается распределени-
ем Максвелла, взаимодействие между молекулами газа отсутствует, взаимодей-
ствие между поверхностью твердого тела и молекулами газа описывается
диффузным законом отражения, коэффициент аккомодации равен единице.
Использование методов прямого статистического моделирования для расчета от-
качных параметров элементов проточных частей и аналитические зависимости,
связывающие их совместную работу, позволили значительно сократить время рас-
чета, не снижая его точности и не искажая физики процесса откачки. Представ-
ленные математические зависимости позволяют проводить расчет существующих
кинетических высоковакуумных насосов (турбомолекулярных, молекулярных и ком-
бинированных турбомолекулярных с молекулярными ступенями) с учетом влияния
всасывающего патрубка и перетеканий в проточных частях насосов.
Ключевые слова:
молекулярный насос, турбомолекулярный насос, кинетический
насос, статистическое моделирование, вероятность, проводимость, быстрота
действия, давление, молекула.
К кинетическим вакуумным насосам относятся турбомолекуляр-
ные (ТМН), молекулярные (МВН) и комбинированные турбомолеку-
лярные с молекулярной ступенью вакуумные насосы [1]. По своему
принципу действия эти насосы эффективно работают в области мо-
лекулярного режима течения газа. В области вязкостного режима те-
чения газа откачной эффект этих насосов пренебрежимо мал [2−5],
например, для ТМН-500 максимальное отношение давлений по азоту
в молекулярном режиме течения газа более 10
7
, а в вязкостном —
около 3.
Процесс откачки высоковакуумного насоса кинетического дей-
ствия, работающего в молекулярном режиме течения, можно описать
обобщенным уравнением откачки
1 1
2 2
,
N N k N k
(1)
где
N
— число молекул газа, откачиваемых насосом;
N
1
— число мо-
лекул газа, попадающих на входное сечение проточной части насоса
