Алгоритм определения оптимального числа рабочих колес в проточной части турбомолекулярного вакуумного насоса

Рассмотрено создание алгоритма для определения оптимального числа рабочих колес в проточной части турбомолекулярного вакуумного насоса. Такие насосы используются в качестве встраиваемых в хромато-масс-спектрометрах, где они обеспечивают процесс откачки в камере. Турбомолекулярные вакуумные насосы имеют ряд преимуществ перед другими средствами откачки, поскольку позволяют обеспечить заданные параметры откачки подбором оптимальной комбинации проточной части. Для решения этой задачи предложен алгоритм расчета минимального числа колес в проточной части турбомолекулярного вакуумного насоса, что обеспечит заданные откачные характеристики: быстроту действия и требуемую степень повышения давления. Алгоритм основан на известных аналитических зависимостях, описывающих процессы, протекающие в насосах такого типа, следовательно, имеет высокую вычислительную производительность. Определены соответствующие значения параметров проточной части, выбраны значения эмпирических коэффициентов и построены откачные характеристики первых двух рабочих колес насоса. Разработанный алгоритм может быть использован для оптимизации массогабаритных характеристик турбомолекулярных вакуумных насосов, что позволит значительно расширить область их применения

Литература

[1] Демихов К.Е. Современные направления развития высоковакуумных механических насосов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 5, с. 3--11.

[2] Демихов К.Е. Основные подходы к выбору критериев оптимальности при проектировании высоковакуумных механических насосов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 4, с. 76--85. DOI: 10.18698/0236-3941-2015-4-76-85

[3] Демихов К.Е., Очков А.А. Программное обеспечение оптимизации основных параметров турбомолекулярных вакуумных насосов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, № 5. DOI: 10.18698/2308-6033-2013-5-750

[4] Демихов К.Е., Панфилов Ю.В., ред. Вакуумная техника. М., Машиностроение, 2009.

[5] Демихов К.Е., Никулин Н.К. Оптимизация высоковакуумных механических насосов. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010.

[6] Демихов К.Е. Особенности оптимизации проточной части высоковакуумных механических насосов в широком диапазоне давлений. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2012, № 3, с. 80--86.

[7] Демихов К.Е., Очков А.А. Универсальная математическая модель процесса откачки газа молекулярным вакуумным насосом. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2017, № 6, с. 134--143. DOI: 10.18698/0236-3941-2017-6-134-143

[8] Демихов К.Е., Очков А.А. Определение эффективного диапазона давлений газа на стороне всасывания турбомолекулярного вакуумного насоса. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2016, № 5, с. 89--95. DOI: 10.18698/0236-3941-2016-5-89-95

[9] Li Y., Chen X., Guo W., et al. Accurate simulation of turbomolecular pumps with modified algorithm by 3D direct simulation Monte Carlo method. Vacuum, 2014, vol. 109, pp. 354--359. DOI: 10.1016/j.vacuum.2014.03.023

[10] Li Y., Chen X., Jia Y., et al. Numerical investigation of three turbomolecular pump models in the free molecular flow range. Vacuum, 2014, vol. 101, pp. 337--344. DOI: 10.1016/j.vacuum.2013.10.002

[11] Демихов К.Е., Очков А.А., Полежаев А. Влияние различных параметров проточной части цилиндрического молекулярного вакуумного насоса на его характеристики. Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация, 2015, № 3, с. 1--8.

[12] Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Методика расчета откачной характеристики высоковакуумной системы с турбомолекулярным вакуумным насосом. Омский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение", 2018, т. 2, № 1, с. 65--71.

[13] Демихов К.Е., Очков А.А., Цакадзе Г.Т. Метод расчета оптимальных параметров комбинированного молекулярного вакуумного насоса. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2017, № 5, с. 98--104. DOI: 10.18698/0236-3941-2017-5-98-104

[14] Han B., Huang Z., Le Y. Design aspects of a large scale turbomolecular pump with active magnetic bearings. Vacuum, 2017, vol. 142, pp. 96--105. DOI: 10.1016/j.vacuum.2016.12.010