Разработка математической модели процесса откачки газа и метода расчета откачных параметров молекулярно-вязкостного вакуумного насоса в молекулярно-вязкостном режиме течения газа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.06, кандидат наук Свичкарь, Елена Владимировна

• Свичкарь, Елена Владимировна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Свичкарь, Елена Владимировна

Содержание

Стр.

Введение

Глава 1. Современное состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Анализ современных безмасляных вакуумных насосов и оценка проблемы их работы в молекулярно-вязкостном режиме течения газа

1.2. Принцип действия безмасляного молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

1.3. Выбор и обоснование метода расчета безмасляного молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

1.4. Расчет параметров течения газа в проточной части молекулярного вакуумного насоса с помощью CFD

1.5. Постановка цели и задачи исследования

Глава 2. Разработка математической модели процесса откачки газа и метода расчета откачных параметров молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

2.1. Расчетная схема течения газа в проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

2.2. Основные допущения

2.3. Область применения математической модели процесса откачки

газа молекулярно-вязкостным вакуумным насосом

2.4. Определение скорости газа в каналах проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

2.5. Расчет основных откачных параметров молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

2.6. Метод расчета откачных параметров молекулярно-вязкостного

вакуумного насоса

Глава 3. Экспериментальное исследование безмасляного молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

Стр.

3.1. Конструктивная и принципиальная схемы экспериментального стенда

3.2. Методика использования метрологического обеспечения экспериментального стенда

3.3. Методика экспериментального определения основных параметров откачной характеристики молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

3.4. Оценка погрешности измерения в экспериментах

3.5. Экспериментальные данные

Вывод к Главе 3

Глава 4. Влияние основных параметров проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса на его откачную характеристику

4.1. Влияние окружной скорости на периферии ротора на течение газа

в проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

4.2. Влияние воздействия поверхности канала на течение газа в проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

4.3. Влияние геометрических параметров каналов в проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

4.4. Конструктивные схемы молекулярно-вязкостного вакуумного

насоса

4.5. Сравнение откачных характеристик молекулярно-вязкостного

вакуумного насоса с другими типами вакуумных насосов

Вывод к Главе 4

Основные результаты и выводы

Список литературы

Условные обозначения и сокращения

4 - коэффициент для определения скорости газа вдоль оси у;

ь - ширина канала, м;

Ь ( г ) - ширина канала в сечении для текущего значения координаты 2;

С - постоянная Сазерленда, К;

С1 - коэффициент интегрирования;

С, - коэффициент интегрирования;

Б - диаметр элемента, м;

Яр - диаметр ротора, м;

Бст - диаметр статора, м;

Бг - внутренний диаметр ротора, м;

- наружный диаметр ротора, м;

^ - площадь элемента, м2;

Fк - площадь канала, м2;

И - высота канала, м;

к - постоянная Больцмана Дж/К;

Кп - число Кнудсена;

Ь - длина элемента, м;

Ьк - длина канала проточной части, м;

Ьр - длина ротора, м;

Ьст - длина статора, м;

М - молекулярная масса газа, г/моль.

п -5 - концентрация молекул газа в объеме, 1/м ;

N - число каналов;

Р - давление газа, Па.

Ри - действительное давление рг при г -ом замере, Па;

Рц+1 - действительное давление рг при г +1 замере, Па;

Р2г - действительное давление р2 при г -ом замере, Па;

Ри+\ - действительное давление р2 при I +1 замере, Па;

рвс - давление всасывания насоса, Па; ро - предельное остаточное давление, Па; рн - давление нагнетания насоса, Па;

Л

Q - поток газа, м Па/с;

qi - удельная величина газовыделения /-го соответствующего

Л Л

материала, (м Па)/(м с); Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(мольК);

Яе - число Рейнольдса;

- быстрота откачки камеры всеми проточными частями насоса при

-5

давлении всасывания рвс, м/с; 5 - быстрота откачки камеры /-ой проточной частью насоса при

-5

давлении всасывания рвс, м/с;

-5

Бгв - быстрота действия насоса по откачке газовыделений, м/с (л/с);

-5

Бн - быстрота действия насоса, м /с; ^ - шаг винтовой линии, м;

Т - температура газа, К;

-5

и - проводимость, м /с;

-5

ив - проводимость элемента в вязкостном режиме, м/с;

-5

им - проводимость элемента в молекулярном режиме, м /с; и - окружная скорость на периферии ротора, м/с;

их - проекция окружной скорости газа на ось х, м/с; и - средняя арифметическая скорость движения молекул газа, м/с;

-5

V - объем проверяемой системы, м ;

Л

V - коэффициент кинематической вязкости, м/с.

V (у) - скорость газа относительно оси у, м/с;

V (2) - скорость газа относительно оси 2, м/с;

V (у,2) - результирующая скорость газа в канале, м/с;

vJ (у) - скорость скольжения газа относительно оси у, м/с;

V, (2) Ю

X у

2

М А

Ац

А2

АБр а (

а,

1рот

ас

в

У

Бр

Б

Ри

Б

Р2

Б

- скорость скольжения газа относительно оси 2, м/с;

- частота вращения ротора, об/мин;

- текущая декартова координата, м;

- текущая декартова координата, м;

- текущая декартова координата, м;

- временной шаг, с;

- допустимый натяг;

- систематическая ошибка при замере давления р;

- систематическая ошибка при замере давления р2;

- линейное удлинение диаметра ротора, м;

- угол наклона боковой поверхности канала к его высоте, град;

- коэффициент аккомодации тангенциального импульса количества движения;

- угол наклона боковой поверхности канала ротора к его высоте, град;

- угол наклона боковой поверхности канала статора к его высоте, град;

- угол наклона боковой стенки к меньшему основанию, град;

- угол наклона винтовой линии к торцевой поверхности ротора и статора, град;

- относительная погрешность прибора при измерении давления;

- относительная погрешность измерения давления с помощью преобразователю давления 1;

- относительная погрешность измерения давления с помощью преобразователя давления 1.

- относительная погрешность прибора при измерении быстроты действия;

- относительная погрешность прибора при измерении отношения давлений;

8 - ширина зазора между ротором и статором, м;

8кр - ширина кромки между каналами, м;

8дин - ширина зазора между ротором и статором в динамическом

состоянии, м;

8рвс - погрешность давлений всасывания, %;

8ст - ширина зазора между ротором и статором в статическом

состоянии, м;

8Лр - погрешность перепада давлений, %;

8Т - погрешность определения максимального отношения давлений,%;

Л - коэффициент Пуассона;

£ - коэффициент обмена количеством движения;

£ - коэффициент скольжения, м;

£1 - эмпирический коэффициент;

£2 - эмпирический коэффициент;

- эмпирический коэффициент;

П - вязкость газа, Пас;

в - коэффициент внешнего трения;

X - средняя длина свободного пробега молекул газа, м;

-5

р - плотность газа, кг/м ;

о - эффективный диаметр молекулы газа, м;

т - текущее значение отношение давлений;

т - отношение давлений /-ой проточной части или ступени;

ттах - максимальное отношение давлений;

% - коэффициент скольжения газа, м;

у - коэффициент отношения высоты канала к его ширине.

Подстрочные индексы

вс - индекс полости всасывания;

к - индекс канала;

кр - индекс кромки;

н - индекс полости нагнетания (для давления);

индекс насоса (для быстроты действия);

р - индекс ротора;

ст - индекс статора;

х - индекс проекции на ось х декартовой системы координат;

i - индекс текущего значения;

s - индекс скольжения газа.

Сокращения

МВВН - молекулярно-вязкостный вакуумный насос;

МВН - молекулярный вакуумный насос;

ТМН - турбомолекулярный вакуумный насос;

CFD - Computational fluid dynamics (вычислительная гидродинамика).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка математической модели процесса откачки газа и метода расчета откачных параметров молекулярно-вязкостного вакуумного насоса в молекулярно-вязкостном режиме течения газа»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

Проблема обеспечения безмасляной откачки вакуумных систем определяется многообразием технологических процессов, проводимых в условиях вакуума. Современные технологические процессы в различных отраслях промышленности выдвигают ряд требований к вакуумному оборудованию, обеспечивающему качественное выполнение этих процессов. Среди этих требований безмасляность процесса откачки и защита рабочей камеры от возможности попадания загрязняющих веществ из средств откачки. При этом вакуумное оборудование должно обеспечивать требуемые откачные параметры, должно быть простым с точки зрения эксплуатации, экономичным (во время его покупки и дальнейшей эксплуатации), компактным. Так или иначе, большинство существующих насосов способны обеспечить данные требований, но не абсолютно все. В связи, с чем на данном этапе развития вакуумной техники мировые производители вакуумных насосов и вакуумных систем стремятся совершенствовать существующие и создавать новые системы откачки, которые будут иметь лучшие характеристики, станут технологичнее, компактнее, дешевле, проще в эксплуатации.

Автором диссертации на основе анализа основных принципов работы высоковакуумной безмасляной системы откачки в зависимости от условий эксплуатации и конструкций современных вакуумных насосов, разработан молекулярно - вязкостный вакуумный насос (МВВН), который является самостоятельным средством откачки. Молекулярно-вязкостная проточная часть насоса может быть использована в качестве альтернативной замены молекулярных ступеней комбинированного ТМН. МВВН способен обеспечить откачку вакуумных установок в диапазоне давлений от 10-5 Па до 105 Па с

3 3 3

быстротой действия от 10" м/с до 1 м/с, а в составе форвакуумных ступеней

о

комбинированного турбомолекулярного насоса (ТМН) в диапазоне от 10-8 Па до 105 Па. Применение молекулярно-вязкостных проточных частей насоса в

качестве форвакуумных ступеней комбинированных ТМН позволяет увеличить быстроту действия форвакуумной части насоса, расширить диапазон давлений насоса в целом и значительно упростить технологию изготовления и сборки вакуумного насоса.

На данный момент МВВН является новой, современной разработкой и не производится ни в одной из стран мира. Соответственно отсутствуют методы расчета данного типа вакуумного насоса в разных диапазонах давлений.

Объектом исследования является молекулярно-вязкостный вакуумный насос. Предметом исследования является исследование течения газа в проточной части МВВН в молекулярно-вязкостном режиме течения газа.

Цель работы состоит в теоретическом исследовании течения газа в проточной части молекулярно - вязкостного вакуумного насоса и разработке метода расчета откачных параметров молекулярно - вязкостного вакуумного насоса в молекулярно - вязкостном режиме течения газа.

Задачи исследования:

1. Разработать математическую модель процесса откачки газа проточной частью молекулярно-вязкостного вакуумного насоса в молекулярно -вязкостном режиме течения газа.

2. Создать метод расчета откачных параметров молекулярно - вязкостного вакуумного насоса в молекулярно-вязкостном режиме течения газа.

3. Провести исследование влияния геометрических и динамических параметров на откачные характеристики молекулярно - вязкостного вакуумного насоса.

4. Определить коэффициенты скольжения и обмена количеством движения на рабочих поверхностях каналов молекулярно - вязкостного вакуумного насоса.

5. Разработать рекомендации для проектирования молекулярно-вязкостных вакуумных насосов.

Научная новизна

1. Впервые разработана математическая модель процесса откачки газа проточной частью МВВН в молекулярно - вязкостном режиме течения газа.

2. Впервые разработан метод расчета откачных параметров МВВН в молекулярно-вязкостном режиме течения газа.

3. Впервые исследовано влияния геометрических и динамических параметров на откачные характеристики проточных частей МВВН.

4. Впервые получены результаты по обоснованию выбора формы и геометрических размеров каналов проточной части МВВН, позволяющие обеспечить необходимую откачную характеристику насоса.

5. Полученные результаты исследования впервые позволили разработать конструкции МВВН не имеющие аналогов в мировой практике. Молекулярно -вязкостные проточные части насосов различных форм защищены патентами РФ на полезную модель RU 164000 Ш «Молекулярно - вязкостная проточная часть» и RU 166526 Ш «Молекулярно - вязкостная проточная часть вакуумного насоса». Конструктивные схемы МВВН защищены заявками на патенты РФ на полезную модель № 2016149254, № 2016149256 от 15.12.2016 и заявками на патенты РФ на изобретение № 2016149250, № 2016149252 от 15.12.2016.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что:

1. Разработана математическая модель процесса откачки газа и метод расчета откачных параметров проточной части МВВН, которые позволяют проектировать МВВН и комбинированные ТМН с молекулярно-вязкостной проточной частью в качестве форвакуумной ступени, что было внедрено при проведении исследования процессов и расчете параметров течения газа в элементах вакуумных систем.

2. Проведено исследование влияния геометрических и динамических параметров проточных частей МВВН на их откачные характеристики. Полученные данные внедрены при определении параметров течения газа в

элементах вакуумных систем с подвижными элементами при создании условий низкого и среднего вакуума.

3. Проведенный анализ влияния основных размеров и формы каналов молекулярно - вязкостной проточной части позволил повысить эффективность работы насосов в молекулярно-вязкостном режиме течения газа, увеличив быстроту действия проточной части и диапазон рабочих давлений.

4. Разработаны практические рекомендации для проектирования молекулярно-вязкостных вакуумных насосов.

5. Результаты работы использованы при выполнении НИР «Теория, расчет газодинамических процессов и оптимизация характеристик вакуумных, компрессорных машин и пневматических систем» в рамках гранта Президента Российской Федерации за 2012-2013гг. (шифр НШ-6131.2012.8), НИР «Разработка теории рабочих процессов и методов расчета оптимальных характеристик вакуумных, компрессорных машин и пневматических систем в широком диапазоне рабочих параметров» в рамках гранта Президента Российской Федерации за 2015 гг. (шифр НШ-5202.2014.8), НИР «Разработка теории рабочих процессов и создание новых видов вакуумного откачного оборудования для исследования космической техники и обеспечения нанотехнологических процессов» по государственному заданию высшим учебным заведениям на 2013г. (№ 7.803.2011) .

6. Результаты работы внедрены в практику проектирования и исследования рабочих процессов в ООО «ТАКО Лайн», ООО «ЛБМ - ВАКУУМ» и учебный процесс МГТУ им. Н.Э.Баумана, что подтверждено актами о внедрении.

Апробация результатов работы

Основные положения работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

1. Научно-технический семинар «Вакуумная техника и технология», Санкт-Петербург, 2007 г.;

2. I Всероссийская студенческая научно-практическая конференция «Вакуумная, компрессорная техника и пневмоагрегаты», Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008 г.;

3. Четвертая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2011 г.;

4. VI Международная научно-техническая конференция «Вакуумная техника, материалы и технология», Москва, ВакуумТехЭкспо, 2011 г.;

5. VIII Научно-техническая конференция с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника», г. Судак, 2011 г.;

6. IV Всероссийская научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Вакуумная, компрессорная техника и пневмоагрегаты», Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012 г.;

7. Пятая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2012 г.;

8. VIII Международная научно-техническая конференция «Вакуумная техника, материалы и технология», Москва, ВакуумТехЭкспо, 2013г.;

9. XXIII научно-техническая конференция с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника», г. Судак, 2016 г.

По результатам работы разработаны проточные части МВВН с трапецеидальными и эллиптическими каналами, получены патенты РФ на полезную модель данных проточных частей.

Публикации.

Основные научные результаты диссертации отражены в 15 [13 - 30, 32] научных статьях, в том числе в 5 статьях из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий [16, 21, 24, 26, 32], а также 2 тезисах докладов [14, 18], 2 патентах РФ на изобретение [157, 159] и 4 патентах РФ на полезную модель [29, 30, 158, 160].

Положения, выносимые на защиту

Математическая модель процесса откачки и метод расчета откачных параметров МВВН в молекулярно-вязкостном режиме течения газа. Результаты теоретических и экспериментальных исследований течения газа в проточной части МВВН. Рекомендации по выбору геометрических параметров при проектировании проточной части МВВН. Разработанные конструктивные схемы МВВН.

Личный вклад соискателя

Все исследования, представленные в диссертационной работе, проведены лично соискателем в процессе работы над материалами диссертации. Материал, включенный в диссертацию из совместных публикаций, принадлежит непосредственно соискателю, заимствованный материал обозначен ссылками.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения и 4 глав, заключения, списка литературы, списка основных сокращений и обозначений. Диссертационная работа изложена на 169 страницах, содержит 70 иллюстрации и 7 таблиц. Библиография включает 160 наименований.

Содержание работы

В разделе введения дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы диссертации, определены цели и объект исследования, указаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе представлена принципиальная схема МВВН с описанием принципа действия насоса и геометрических особенностей его проточных частей. Так как МВВН является новым типом вакуумных насосов и не производится ни в одной из стран мира, соответственно отсутствуют методы расчета данного типа вакуумного насоса в разных диапазонах давлений. В диссертации рассмотрены существующие вакуумные насосы, которые могут

являться аналогами МВВН, сравнение их основных характеристик, достоинств и недостатков. Выявлено, что одним из аналогов МВВН являются молекулярные вакуумные насосы. В связи, с чем произведен анализ существующих математических моделей и методов расчета откачных параметров молекулярных вакуумных насосов. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований молекулярных вакуумных насосов показал, что простые и удобные для расчетов методы не всегда отвечают современным требованиям по точности и универсальности их применения. Математические модели, в достаточно полной степени описывающие процессы в каналах молекулярных вакуумных насосов требуют наличия экспериментальных моделей молекулярных вакуумных насосов. Основные сложности при моделировании рабочих процессов течения газа в каналах проточных частей возникают в молекулярно-вязкостной области течения газа, не смотря на то, что молекулярные проточные части комбинированных турбомолекулярных насосов работают именно в этой области. Во всех рассмотренных работах указывается, что при исследовании течения газа в молекулярных вакуумных насосах основными факторами, определяющим точность математической модели, являются эффекты взаимодействия газа с поверхностями (скольжение газа, аккомодация, внешнее трение), которые в основном определяются из физического эксперимента.

Результаты численного исследования процесса откачки МВВН показали, что использование численных методов для определения основных откачных параметров МВВН возможно только для вязкостного режима течения газа. В молекулярно-вязкостном режиме течения газа вычислительные комплексы CFD не позволяют учитывать переменный характер скорости скольжения по длине проточной части в зависимости от изменения давления по длине канала, а также снижение концентрации молекул газа в проточной части насоса и преобладание взаимодействия молекул газа с поверхностью. При использовании данного метода определения основных параметров МВВН в пределах допустимой точности с экспериментальными откачными параметрами

МВВН для каждого численного эксперимента появляется необходимость подбора граничных условий.

По итогам произведенного литературного обзора и его анализа сформулированы цели диссертации, обоснована её актуальность и значимость для развития вакуумной науки и техники, приведены задачи исследования, научная новизна и защищаемые научные положения.

Вторая глава посвящена разработке математической модели процесса откачки газа молекулярно-вязкостным вакуумным насосом на основе нового метода расчета откачных параметров МВВН в молекулярно-вязкостном режиме течения газа. Разработанные математическая модель процесса откачки и метод определения откачных параметров насоса позволили выявить параметры, влияющие на откачную характеристику насоса, с возможностью дальнейшего повышения эффективности действия насоса в целом.

В третьей главе представлено экспериментальное исследование откачных параметров МВВН, приведено описание разработанного экспериментального стенда, методики проведения экспериментального исследования. По результатам экспериментального исследования представлены зависимость изменения максимального отношения давлений от окружной скорости ротора и зависимость изменения быстроты действия насоса от отношения давлений в проточной части МВВН с разными геометрическими параметрами.

В четвертой главе проведено сравнение полученных экспериментальных и теоретических откачных параметров проточной части МВВН. Достоверность полученных теоретических данных подтверждена экспериментальными исследованиями, что позволяет, сопоставляя полученные теоретические и экспериментальные данные, выявить факторы, влияющие на откачную характеристику МВВН.

В заключении перечислены выводы по результатам исследований, проведенных с помощью разработанной математической модели процесса откачки и метода расчета откачных параметров МВВН, рекомендации для проектирования проточных частей МВВН.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ современных безмасляных вакуумных насосов и оценка проблемы их работы в молекулярно-вязкостном режиме течения газа

В настоящее время в большинстве областей промышленности, например, химическая, фармацевтическая, пищевая, машиностроение и многие другие, применяется вакуум. В связи с этим возникает вопрос о применении в вакуумной системе для обеспечения технологического процесса таких средств откачки, которые обеспечат все требования самого процесса, безмасляность откачки с минимальными энергетическими, экономическими затратами, простотой эксплуатации и обслуживания.

Поэтому прежде чем начать исследование МВВН необходимо провести анализ основных параметров существующих вакуумных насосов. Таким образом, можно понять по каким параметрам МВВН будет иметь конкурентную способность, явные преимущества и какие параметры насоса необходимо улучшать. Важнейшими параметрами вакуумной системы, которые приходится определять при практическом использовании вакуумной техники, являются рабочее давление газа, предельное остаточное давление насоса, давлений всасывания и нагнетания, быстрота действия насоса. В то же время ограничиться только этими параметрами невозможно, понадобится учесть следующее: возможность загрязнения рабочей среды парами углеводородов или другими веществами, селективность откачки, необходимость регенерации, энергетические затраты, необходимость предварительной откачки (т.е. наличие форвакуумной системы) и многое другое.

Анализ рынка вакуумных насосов показывает, что МВВН может составить конкуренцию ряду вакуумных насосов:

- турбомолекулярные вакуумные насосы (ТМН), в том числе комбинированные турбомолекулярные вакуумные насосы;

- криосорбционные вакуумные насосы;

- электрофизические вакуумные насосы;

- диффузионные вакуумные насосы;

- молекулярные вакуумные насосы (МВН);

- низковакуумные механические вакуумные насосы (ротационно-пластинчатые, спиральные, кулачково-зубчатые, мембранные, двухроторные, винтовые, вихревые).

В принципе с помощью практически любого высоковакуумного насоса совместно со средствами защиты можно обеспечить достаточную «безмасляность» системы. Соответственно каждая вакуумная система приобретает свои преимущества и недостатки, а уже из их сопоставления производят компоновку системы, определяют условия эксплуатации [1-10].

Во многих вакуумных системах для обеспечения чистого вакуума применяют криосорбционные насосы, т.к. помимо безмасляности, они способны работать в широком диапазоне рабочих давлений и быстрот действия. Аналогично использование электрофизических вакуумных насосов, которые схожи по своим показателям с криосорбционными, за исключением меньших быстрот действия. Применение криосорбционных и электрофизических вакуумных насосов ограничено селективностью откачки различных газов. Плохо сорбируемые газы необходимо удалять с помощью дополнительных вакуумных насосов. Это усложняет конструкцию и стоимость вакуумной системы, условия ее эксплуатации. В МВВН, ТМН и МВН нет селективности откачки по сравнению с другими насосами, но при этом состав газа влияет на откачную характеристику насосов. Одним из преимуществ этих насосов является то, что они переносят газ со стороны всасывания на сторону нагнетания не сорбируя его во внутренней полости насоса. Нет необходимости в регенерации насосов, что не требует дополнительных затрат на регенерацию или установку дублирующего оборудования. Криосорбционные и электрофизические насосы сорбируют газ во внутреннем объеме элементов

насоса, чем ограничивают свой ресурс работы. В процессе регенерации в период работы насоса возникает ряд проблем, делающих невозможным использование этих насосов для некоторых технологических процессов. Например, когда происходит насыщение рабочего элемента газом, увеличивается обратный поток газа.

Существенной проблемой для вакуумных насосов является прорыв газа при атмосферном давлении. МВВН, некоторые ТМН могут запускаться с атмосферного давления, т.е. на них незначительно влияет прорыв газа из атмосферы внутрь откачиваемой системы и не нужна форвакуумная система, что исключено в других рассматриваемых насосах. В насосах, где используется форвакуумная система откачки нужно учесть защитные средства от паров углеводородов, которые могут попасть в систему при пуске и останове насосов, либо прорыве газа при атмосферном давлении.

Источником паров углеводородов в кинетических и низковакуумных насосах обычно служат опоры вращения роторов. Раньше в них в основном использовались подшипники качения на жидкой смазке. Их использование требовало дозированной подачи смазки и специальных уплотнений для защиты рабочей среды, но это не всегда спасает от диффузии паров углеводородов через лабиринтное уплотнение при остановленном насосе. Наиболее просты в эксплуатации и дешевы опоры с подшипниками качения, хотя для молекулярных насосов точность вращения подшипников качения не достаточна. Поэтому в последнее время в кинетические вакуумные насосы устанавливают гибридные подшипники качения с керамическими шариками на консистентной смазке. С их помощью уменьшено количество паров углеводородов, которые могут попасть в откачиваемый объем, увеличен ресурс работы насоса, но при этом существенно увеличена стоимость насоса. В сухих низковакуумных насосах, для обеспечения условия безмасляности, используют классические подшипники качения, гибридные подшипники не устанавливают из-за их стоимости. Использование в подшипниковых узлах специализированных вакуумных смазок позволяет снизить давление

насыщенных паров углеводородов. Помимо керамических подшипников в опорах вращения используют газовые и магнитные подшипники. В них также не выделяются пары углеводородов и практически не ограничен срок работы насоса. Газовые и магнитные опоры позволяют обеспечить требуемую чистоту вакуума, делают насос менее чувствительным к прорыву атмосферы. Некоторые фирмы производители сочетают в насосах опоры двух типов, например, магнитная опора со стороны всасывания и керамический подшипник на нагнетании (компания Intech).

Высоковакуумные турбомолекулярные и молекулярные вакуумные насосы практически не затрачивают энергии на процесс откачки, а вся мощность затрачивается на привод насоса, в частности на трение в подшипниках. В насосах, работающих в области низкого вакуума, часть энергетических затрат расходуется на сжатие газа в проточной части насоса.

Значительная сложность для обеспечения работы вакуумных насосов с вращающимся ротором - это высокоточная балансировка, которую не всегда удается провести на рабочих режимах при большой частоте вращения ротора.

К недостаткам МВВН, ТМН и МВН можно отнести сложность конструкции насосов и высокую точность при изготовлении проточных частей. В МВВН зазор в проточной части значительно увеличен по сравнению с МВН и комбинированными ТМН (с молекулярной проточной частью), что упрощает изготовление, сборку насоса и делает его менее чувствительным к возможному попаданию в проточную часть насоса твердых частиц из вакуумной камеры. Немаловажным достоинством комбинированных насосов становится сочетание проточных частей с различными откачными характеристиками, поэтому вышеуказанные недостатки перекрываются улучшением откачной характеристики насоса и расширением диапазона работы.

Широкое применение нашли диффузионные вакуумные насосы, т.к. они отличаются простотой конструкции, большим ресурсом работы. С помощью ловушек обеспечивают необходимую чистоту вакуума, но не дают полной защиты от загрязнения системы парами углеводородов. Эти меры приводят и к

увеличению стоимости, усложнению эксплуатации, а также к ограничению области их использования. Защитные средства от паров рабочих жидкостей увеличивают стоимость системы и энергетические затраты при эксплуатации.

В ряде технологических процессов одно из основных требований -минимальное время выхода вакуумной системы на рабочий режим, либо максимальное время работы вакуумной системы без останова на ремонтные работы. Эти требования выдерживают механические вакуумные насосы. При использовании газовых и магнитных опор ресурс работы насоса практически не ограничен. При использовании подшипников качения ресурс насоса ограничен ресурсом самого подшипника. Ресурс криосорбционных и электрофизических насосов ограничен временем насыщения рабочих элементов насоса откачиваемым газом и необходимостью регенерации насосов. Время выхода на режим механических насосов не велико, менее 15 минут. В то же время криосорбционные вакуумные насосы такой же быстроты действия выходят на режим дольше: насосы фирм SHI Cryogenics, Austin Scientific и др. не менее 150 мин, ООО НТК «Криогенная техника» 75 мин. Не менее 40 мин требуется диффузионному насосу для выхода на рабочий режим.

МВВН может работать во всех режимах течения газа. Режим течения газа зависит от давления, рода газа и геометрических размеров каналов насоса. В основном молекулярно-вязкостный режим течения газа соответствует давлению на всасывании МВВН от 1 до 10 Па в зависимости от геометрии канала. Для большинства низковакуумных насосов (ротационно-пластинчатые, спиральные, кулачково-зубчатые, мембранные, винтовые) данный диапазон давлений соответствует предельному остаточному давлению. Поэтому можно сказать, что МВВН в сравнении с рядом низковакуумных насосов будет иметь преимущество в большем диапазоне рабочих давлений, большей быстроте действия, массогабаритных характеристиках, отсутствии паров углеводородов, загрязняющих откачиваемый объем, в отличие от маслозаполненных насосов.

Из рассмотренных выше достоинств и недостатков высоковакуумных насосов можно утверждать, что МВВН и комбинированный ТМН с

молекулярно-вязкостной проточной частью являются конкурентно способными насосами. С их помощью можно добиться требуемой чистоты вакуума в широком диапазоне быстрот действия и давления газа, минимизировать габариты и стоимость установки.

1.2. Принцип действия молекулярно-вязкостного вакуумного насоса

Молекулярно - вязкостный вакуумный насос (Рисунок 1.1.) [10 - 32] состоит из корпуса 1, в котором вращается вал 2.

Рисунок 1.1. Молекулярно-вязкостный вакуумный насос 1 - корпус; 2 - вал; 3 - проточная часть насоса; 4 - всасывающий патрубок;

5 - нагнетательный патрубок

На вал устанавливается ротор проточной части насоса, а в корпус устанавливается статор проточной части насоса (Рисунок 1.2.). Газ поступает в насос через всасывающий патрубок 4 и разделяется на два потока, проходит через проточные части насоса 3 к форвакуумным патрубкам 5. Газ, поступая в

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Свичкарь, Елена Владимировна, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бурмистров А.В.,. Саликеев С.И, Райков А.А. Некоторые аспекты выбора безмасляных насосов среднего вакуума // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т.16. № 10. C. 220 - 223.

2. Райков А.А. Рабочий процесс безмасляного кулачково-зубчатого вакуумного насоса: дисс. ... канд. техн. наук. Казань, 2012. 165 с.

3. Бурмистров А.В.,. Саликеев С.И, Райков А.А. Сравнительный анализ безмасляных спиральных вакуумных насосов // «Вакуумная техника, материалы и технология». Материалы IX Международной научно-технической конференции. Под редакцией доктора технических наук, профессора С.Б. Нестерова. М.: НОВЕЛЛА. 2014. С. 132 - 137.

4. Хабланян М.Х., Саксаганский Г.Л., Бурмистров А.В. Вакуумная техника. Оборудование, проектирование, технологии, эксплуатация. Ч.1. // Инженерно-физические основы: учебное пособие; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т - Казань: Изд-во КНИТУ. 2013. 232с.

5. Демихов К.Е., Панфилов Ю.В., Никулин Н.К. и др. Вакуумная техника: Справочник // Под общ. ред. К.Е. Демихова, Ю.В. Панфилова. М.: Машиностроение, 2009. 590с.

6. Хоффман Д., Сингха Б., Томаса Дж. Справочник по вакуумной технике и технологиям // М.: Техносфера. 2011. 736 с.

7. Демихов К.Е., Никулин Н.К., Калинкин Д.А. Теоретические основы вакуумной техники // Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 63 с.

8. Демихов К. Е., Никулин Н. К. Безмасляные средства откачки для низкого и среднего вакуума // Конверсия в машиностроении. 2007. № 4-5. С. 78-80.

9. Демихов К.Е. Современные направления развития высоковакуумных механических насосов // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2014. № 5. С. 3-11.

10. Демихов К.Е., Никулин Н.К. Расчет комбинированных турбомолекулярных высоковакуумных насосов // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия: Машиностроение. 2001. №3. С. 23-28.

11. Никулин Н.К. Комбинированные ТМН // «Вакуумная техника, материалы и технология». Материалы IV Международной научно-технической конференции. Под редакцией доктора технических наук, профессора С.Б. Нестерова. М.: НОВЕЛЛА. 2009. С. 43-48.

12. Демихов К.Е., Никулин Н.К. Влияние состава проточной части комбинированного ТМН на его откачные характеристики // «Вакуумная техника, материалы и технология». Материалы V Международной научно-технической конференции. Под редакцией доктора технических наук, профессора С.Б. Нестерова. М.: НОВЕЛЛА. 2010. С. 63 - 68.

13. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Перспективы развития комбинированных турбомолекулярных вакуумных насосов // Инженерный журнал: наука и инновации. Электронное научно-техническое издание. 2013. №5(17). С. 1 - 15.

14. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Расчет течения газа в проточной части МВН с помощью STAR-CCM+ // Будущее машиностроения России: сб. тр. всерос. конф. молодых ученых и специалистов. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2012. С. 1-13.

15. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Течение газа в спиральном канале молекулярного вакуумного насоса Режим доступа: // Инженерный журнал: наука и инновации. Электронное научно-техническое издание. 2012. № 7 (7). С. 10 - 20. Режим доступа: http://engjournal.ru (дата обращения: 10.10.2016).

16. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Исследование течения газа в канале МВН в вязкостном режиме течения // Известия высших учебных заведений. Серия: Машиностроение. 2012. №10. С. 18-22.

17. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Расчет течения газа в проточной части молекулярного вакуумного насоса // «Вакуумная техника,

материалы и технология» Материалы VIII Международной научно-технической конференции. Под редакцией С.Б. Нестерова. М.: НОВЕЛЛА. 2013г. С. 111-118.

18. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К. Течение газа со скольжением в канале с подвижной стенкой // Вакуумная техника и технология. 2007. № 2. Т. 17. С. 70.

19. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К. Модель молекулярно-вязкостного вакуумного насоса в условиях низкого вакуума // Конверсия в машиностроении. 2007. № 4. С. 85-88.

20. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К. Расчет откачной характеристики МВВН в вязкостном режиме течения // Сборник трудов I Всероссийской студенческой научно-практической конференции «Вакуумная, компрессорная техника и пневоагрегаты». М.: МГТУ. 2008. С. 128-139.

21. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Расчет параметров течения газа в тонких каналах с подвижной стенкой // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия: Машиностроение. 2009. Выпуск 4. С. 19-27.

22. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Модель ламинарного течения газа в тонких каналах с подвижной стенкой // Компрессорное и энергетическое машиностроение. 2009. № 4 (18). С. 33 - 36.

23. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Математическая модель молекулярно-вязкостного вакуумного насоса при течении со скольжением // «Вакуумная техника, материалы и технология». Материалы VI Международной научно-технической конференции. Под редакцией С.Б. Нестерова. М.: НОВЕЛЛА. 2011. С. 126 - 130.

24. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е. Работа молекулярно-вязкостного вакуумного насоса с параллельным подключением ступеней // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия: Машиностроение. 2011. Специальный выпуск. С. 25-32.

25. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К. Исследование радиальных деформаций ротора молекулярно-вязкостного вакуумного насоса при различных режимах работы насоса Режим доступа: // Инженерный вестник. Электронное научно-

техническое издание. 2014. № 9. С. 122 - 130. Режим доступа: http: //engbul .bmstu.ru (дата обращения: 10.10.2016).

26. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К. Определение зазора между ротором и статором молекулярно-вязкостного вакуумного насоса с помощью численных методов // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2014. №11. C. 157 - 169. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru (дата обращения: 10.10.2016).

27. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К. Исследование радиальных деформаций ротора молекулярно-вязкостного вакуумного насоса при различных режимах работы насоса // Производственный научно-технический журнал «Машиностроитель». 2015. № 1. С. 19 - 25.

28. Никулин Н.К., Свичкарь Е.В. Экспериментальное исследование молекулярно-вязкостного вакуумного насоса // «Вакуумная наука и техника». Материалы XXIII Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов под редакцией доктора технических наук, профессора С.Б. Нестерова. М.: НОВЕЛЛА. 2016. 381с. С. 51-56.

29. Никулин Н.К., Свичкарь Е.В., Соловьев И.В. Молекулярно-вязкостная проточная часть. Патент РФ на полезную модель RU 164000 U1 - опубл. 20.08.2016 в бюл. № 23.

30. Никулин Н.К., Свичкарь Е.В., Соловьев И.В. Молекулярно-вязкостная проточная часть вакуумного насоса. Патент РФ на полезную модель RU 166526 U1 - опубл. 27.11.2016 в бюл. № 33.

31. Демихов К.Е., Никулин Н.К. Энергетические характеристики молекулярновязкостного вакуумного насоса // Конверсия в машиностроении. 2002. № 1. С. 18 - 20.

32. Свичкарь Е.В., Никулин Н.К., Демихов К.Е., Антипов И.А. Измерение температуры проточной части молекулярно-вязкостного вакуумного насоса // Известия высших учебных заведений. Серия: Машиностроение. 2011. №10, С. 34-37.

33. Gaede W. Die Molekularluftpumpe // Annalen der Physik. B.41. 1913. P. 337380

34. Holweck F. Pompe moleculaire helicoidale // LOnde Electrique. 1923. №21. P. 497.

35. Siegbahn M.A New design for a high vacuum pump //Ark. Matematik astronomy Physik. 1943. vol. 30b. P. 261-270.

36. Holland-Merten E. Handbuch der Vecuumtechnik // VEB Wilhelm Knapp Verlag, Halle (Saale). 1953.

37. Agilent Turbo pumps. Каталог фирмы Agilent Technologies // Inc. Agilent Technologies. Режим доступа: https: //www. agilent. com (дата обращения: 10.10.2013).

38. Попов В.Н., Тестова И.В., Юшканов А.А. Аналитическое решение задачи о течении Куэтта в плоском канале с бесконечными параллельными стенками // Журнал технической физики. СПб.: Наука, 2010. Том 81, вып. 1. С. 53 - 58.

39. Демихов К.Е., Макаров А.М., Никулин Н.К., Свичкарь Е.В. Методика расчета откачной характеристики кинетического высоковакуумного насоса. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 5. С. 1 - 20. Режим доступа: http://engjournal.ru (дата обращения: 10.11.2016).

40. Демихов К. Е., Никулин Н. К., Свичкарь Е. В. Расчёт параметров откачной характеристики кинетического высоковакуумного насоса // Машиностроитель. -2015. № 2. С. 33-42.

41. Методы расчета сложных вакуумных систем / С.Б. Нестеров [и др.]. М.: Техносфера, 2012. 384 с.

42. Ландау Л.Д. Учебное пособие в 10-и томах. Т.5: Статистическая физика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. 615 с. [Электронный ресурс] // ЭБС Книгафонд. Режим доступа: http//www.knigafund.ru (дата обращения: 20.09.2012).

43. Лаптев И.В. Исследование пространственных вязких течений в каналах сложной конфигурации: дис. ... канд. физ.-мат. наук. Москва, 2008. 136 с.

44. Шемарова О.А. Разработка математических моделей и методов расчета процесса течения разреженных газов при взаимодействии с направленными потоками частиц: дисс. ... канд. техн. наук. Москва. 2015. 115 с.

45. Шемарова О.А., Никулин Н.К. Проводимости сложных элементов вакуумных систем в широком диапазоне давлений // Наука и образование. 2014. №12. С. 232-241.

46. Шемарова О.А., Никулин Н.К. Математическое моделирование течения разреженного газа при наличии возмущающих воздействий // Вакуумная техника, материалы и технология: Материалы VIII Международной научно-технической конференции / Под ред. С.Б.Нестерова. М.: НОВЕЛЛА, 2013. С. 105-111. .

47. Шемарова О.А., Никулин Н.К. Определение проводимости в переходном режиме течения газа PIC-методом // Вакуумная наука и техника: Материалы XX юбилейной научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов. М.:МИЭМ НИУ ВШЭ, 2013. С. 60-64.

48.Шемарова О.А., Никулин Н.К. Определение проводимости сложных элементов вакуумных систем в широком диапазоне давлений методом частиц в ячейке // Вакуумная техника, материалы и технология: Материалы IX Международной научно-технической конференции / Под ред. С.Б.Нестерова. М.: НОВЕЛЛА, 2014. С. 138-143.

49. Nanbu K., Kubota H., Igarashi S., Urano, C., Enosawa H. Performance of spiral grooves on a rotor of turbomolecular pump / Trans. JSME. 1991. vol. 57. №3. 533. P. 172-177.

50. Skovorodko P.A. Continuum model for Couette-Poiseuille flow in a drag molecular pump // Institute of Thermophysics. Режим доступа: http://arxiv.org (дата обращения 10.10.2015).

51. Skovorodko P.A. Free molecular flow in the Holweck pump // Rarefied Gas Dyna-mics: 22 nd International Symposium, edited by T. J. Bartel and M. A. Gallis/ AIP Conference Proceedings. 2001. vol. 585. P. 900-902.

52. Skovorodko P.A. Some features of the flow in the Holweck pump // Institute of Thermophysics. Режим доступа: http://arxiv.org (дата обращения: 10.10.2015).

53. Kanki T. Flow of a Rarefied Gas in a Rectangular Channel with a Moving Plate // 19th International Symposium Proceedings in Rarefied Gas Dynamics-1994, edited by J. Harvey and G. Lord. Oxford University Press. Oxford. 1994. vol. 1. P. 375-381.

54. Демихов К.Е., Никулин Н.К. Оптимизация высоковакуумных механических насосов // М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2010. 255 с.: ил.

55. Демихов К.Е., Никулин Н.К. Оптимизация высоковакуумных механических насосов // LAP LAMBERT Academic Publishing. 2013. 312 с.

56. Демихов К.Е. Теоретическая модель процесса переноса молекул газа каналом молекулярного насоса // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. №7. 1982. C. 69-74.

57. Демихов К.Е. , Очков А.А. Оценка эффективности влияния основных конструктивных параметров проточной части дискового молекулярного вакуумного насоса на его характеристики в широком диапазоне давлений // Машины и Установки: проектирование, разработка и эксплуатация. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 02. С. 25-34.

58. Демихов К.Е. , Очков А.А. Математическая модель процесса откачки газа цилиндрическим молекулярным вакуумным насосом в широком диапазоне давлений // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 12. С. 200-209.

59. 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. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 03. С. 1-8.

60. 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.

61. Niu Y.Y. Navier-Stokes analysis of gaseous slip flow in long grooves // Numerical Heat Transfer: Part A. 1999. vol. 36. №. 1. P. 75-93.

62. Cheng H.P., Jou R.Y., Chen F.Z., Chang Y.W., Iwane M., Hanaoka T. Three-dimensional flow analysis of spiral-grooved turbo booster pump in slip and continuum flow // J. Vac. Sci. Technol. A. 2000. vol. 18. №. 2. P. 543-551.

63. Jou R.Y., Tzeng S.C., Liou J.H. Pumping speed measurement and analysis for the turbo booster pump // International Journal of Rotating Machinery. 2004. vol. 10. P. 1 - 13.

64. Jou R.Y. Geometrical design of turbo pump's rotor by the power law methodology // Department of Mechanical Design Engineering, 64 Wen-Wha Rd., Huwei. Yunlin. P. 632. Режим доступа: http://sparc.nfu.edu.tw (дата обращения: 10.05.2016).

65. Chen F.-Z., Tsai M.-J., Chang Y.-W., Jou R.-Y., Cheng H.-P. Using Plucker Coordinates for Pumping Speed Evaluation of Molecular Pump in the DSMC Method // International Journal of Rotating Machinery. 2001. vol. 7. № 1. P. 11-20.

66. Boulon O., Mathes R., Thibault J-P. Direct simulation Monte Carlo method for molecular and transitional flow regimes in vacuum components with static and moving surfaces // J. Vac. Sci. Technol. A. 1999. vol. 17. P. 2080-2085.

67. Panos C.N., Antoniou A.G., Valamontes, S.E. The helicoid multi-groove vacuum pump in both viscous and molecular states // Vacuum. 1994. vol. 45. №. 8. P. 841-847.

68. Valamontes S.E., Panos C.N., Valamontes E.S. The helicoid multi-groove frictional pump as a direct compressor in the atmosphere under re-examination of the coefficient of the internal viscosity // Vacuum. 1999. vol. 53. P. 421-425.

69. Gajeqski P., Hecsynski R. Teoria mechaniszncy pompy molecularney // Molecular Pump IPPT PAN Warszawa. 1971. 38 s.

70. Лойцянский Н.Г. Механика жидкости и газа. М.: Книга по требованию, 2012. 678 с.

71. Boulon O., Mathes R. Flow modelling of a Holweck pump stage in the viscous regime // Vacuum. 2001. vol. 60. P. 73-83.

72. Cerruti R., Spagnol M., Helmer J.C. Power dissipation turbomolecular pumps at high pressure // J. Vac. Sci. Technol. A. 1999. vol. 17. № 5. P. 3096 - 3102.

73. Helmer J.C., Levi G. Transition gas flow in drag pumps and capillary leaks // Vac. Sci. Technol. A. vol. 1995. 13. № 5. P. 2592-2599.

74. Daily J.W., Nece R.E. Chamber Dimension Effects on Induced Flow and Frictional Resistance of Enclosed Rotating Discs // Journal of basic engineering. 1960. vol. 82. P. 217-232.

75. Naris S., Valougeorgis D. The driven cavity flow over the whole range of the Knudsen number // Physics of fluids. 2005. vol. 17. № 9. 097106. P. 1-12.

76. Valougeorgis D. The friction factor of a rarefied gas flow in a circular tube // Physics of fluids. 2007. vol. 19. №6. 091702. P. 1 -15.

77. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Вычилительные техлогии в задачах механики жидкости и газа // М.: ФИЗМАТЛИТ. 2012. 468 с.

78. Пугачук А.С. Разработка метода расчета рабочих процессов и создание пневмовакуумной установки сепарации ДНК: дисс. ... канд. техн. наук. Москва, 2016. 150 с.

79. Giors S. Solved and unsolved gas dynamics problems for turbomolecular drag pumps: an industrial overview // 64th IUVSTA Workshop on Practical Applications and Methods of Gas Dynamics for Vacuum Science and Technology. 2011. P. 1 -26. Режим доступа: http: //www. itep. kit. edu (дата обращения: 10.10.2016).

80. Giors S. Solved and unsolved gas dynamics problems for turbomolecular drag pumps: an industrial overview // 64th IUVSTA Workshop on Practical Applications and Methods of Gas Dynamics for Vacuum Science and Technology. 2011. P. 1.

81. Giors S., Subba F., Zanino R. Navier-Stokes modeling of a Gaede pump stage in the viscous and transitional flow regimes using slip-flow boundary conditions // J. Vac. Sci. Technol. A. 2005. vol. 23. № 2. P. 336-346.

82. Giors S., Subba F. Multidimensional flow modeling of the compression test of a Gaede pump stage in the viscous regime // J. Vac. Sci. Technol. A. 2004. vol. 22. № 1828.

83. Giors S., Colombo E., Inzoli F., Subba F., Zanino R. Computational fluid dynamic model of a tapered Holweck vacuum pump operating in the viscous and

transition regimes. I. Vacuum performance // J. Vac. Sci. Technol. A. 2006. vol. 24. № 4. P. 1584 - 1591.

84. Audi M., Giors S., Gotta R. The state of the art in Molecular-Drag Turbo-pump Technology. Agilent Technologies Vacuum Products Division. Agilent Technologies GmbH, 2011. P. 1 - 26.

85. Dolcino L. TwisTorr molecular drag pumping technology. A new Technology for high performance Turbomolecular Drag Pumps // Agilent Technologies GmbH, 2010. P.1 - 26.

86. Arpa R., Telib H., Cozza I.F., Campagna L., Emelli E. A kinetic approach in modeling compact Siegbahn molecular stages: physical and numerical aspects // 64th IUVSTA Workshop on Practical Applications and Methods of Gas Dynamics for Vacuum Science and Technology. 2011. P.1 - 21.

87. Giors S., Campagna L., Emelli E. New spiral molecular drag stage design for high compression ratio, compact turbomolecular-drag pumps. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2010. vol. 28. №. 4. P. 931-936.

88. Beskok A., Karniadakis G. E. J. Simulation of heat and momentum transfer in complex microgeometries // Journal of Thermophysics and Heat transfer. 1994. vol. 8. №4. P. 647 - 655.

89. Sharipov F., Fahrenbach P., Zipp A. Numerical modelling of the Holweck pump// J. Vac. Sci. Technol. A. 2005. vol. 23. 1331 - 1339.

90. Sawada T. Vacuum sealing with a spiral grooved gas dynamic seal // Bull of the JSME. 1979. vol. 22. №. 169. P. 974-981.

91. Sawada T. Vacuum sealing with a spiral grooved gas dynamic seal // Bull of the JSME. 1981. vol. 24. №. 195. P. 1666-1673.

92. Sawada T., Sugiyama W. Pumping mechanism of helical grooved molecular drag pumps // J. Vac. Sci. Technol. A. 1999. vol. 17. P. 2069 - 2074.

93. Sawada T., Nakamura M. Spiral grooved visco-vacuum pumps with various groove shapes // Vacuum. 1990. vol. 41. № 7-9. P. 1833-1836.

94. Sawada T., Sugiyama W., Takano K. Measurement of axial pressure distribution on a rotor of helical grooved molecular drag pump // J. Vac. Sci. Technol. A. 2002. vol. 18. № 4. P. 1772 - 1776.

95. Sawada T. Improvement in the performance of spiral grooved visco-vacuum pumps in the coarse vacuum region // Vacuum. 1993. vol. 44. № 5-7. P. 689-692.

96. Kwon M-K, Hwang Y-K. An experimental study on the pumping performance of molecular drag pumps // Journal of Mechanical Science and Technology. 2006. vol.20. № 9. P. 1483-1491.

97. Shi L., Zhu Y., Wang X.Z., and Pang S.J. Influence of clearance on the pumping performance of a molecular drag pump // J. Vacuum Science Technology. 1993. vol. 11. №3. P. 704 - 710.

98. Pitakarnnop J., Geoffroy S., Colin S., Baldas L. Slip flow in triangular and trapezoidal microchannels // Heat and Technology. 2008. vol. 26. № 1. P. 167 - 174.

99. Pitakarnnop J. Analyse expérimentale et simulation numérique d'écoulements raréfiés de gaz simples et de mélanges gazeux dans les microcanaux // Thèse en vue de l'obtention du doctorat de l'université de Toulouse. 2009. 232 s.

100. Colin S. Gas microflows in the slip flow regime: a critical review on convective heat transfer // Journal of heat transfer. 2012. vol. 134 / P. 1 - 13.

101. Hwang Y.-K., Heo J.-S. Molecular transition and slip flows in rotating helical channels of drag pump // Rarefied Gas Dynamics: 22 nd International Symposium, edited by T. J. Bartel and M. A. Gallis / AIP Conference Proceedings. 2001. P. 893899.

102. Hwang Y.-K., Heo J.-S., Kwon M.-K. Rarefied gas flow in rotating helical channels // JSME international journal. B. 2000. vol. 43. №. 4. P. 700-705.

103. Hwang Y.-K.; Heo J.-S. Three-dimensional rarefied flows in rotating helical channels // J. Vac. Sci. Technol. A. 2001. vol. 19. P. 662 - 672.

104. Heo J.-S., Hwang Y.-K. Molecular transition and slip flows in the pumping channels of drag pumps // J. Vac. Sci. Technol. A. 2000. vol. 18. P. 1025 - 1034.

105. Heo J.-S., Hwang Y.-K. Direct simulation of rarefied gas flows in rotating spiral channels // J. Vac. Sci. Technol. A. 2002. vol. 20. P. 906 - 910.

106. Heo J.-S. Analysis of Pumping Performance of a Helical Drag Pump Using the Diffusion Equation // Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B. 2008. vol. 32. Issue 5. P. 382 - 391.

107. Nanbu K., Igarashi S. Tree-dimensional low-density flows in the spiral grooves of a Turbo-molecular pump // Computers Fluids. 1992. vol. 21. P. 221-228.

108. Igarashi S. 3D Flow Simulation of a Spiral-Grooved Turbo-Molecular Pump // American Institute of Physics. 2001. P. 933 - 939.

109. Sharipov F. Rarefied gas dynamics and its applications to vacuum technology // Prepared for Vacuum in Accelerators: Specialized Course of Conference: C06-05-16.1. P.1 - 13. Режим доступа: http: //fisica.ufpr.br/ (дата обращения: 10.11.2016).

110. Naris S., Valougeorgis D. Design and optimization of a Holweck pump via linear kinetic theory // Journal of Physics: Conference Series. 2012. 362. 012024 P. 1 - 13.

111. Naris S., Valougeorgis D. Boundary-driven nonequilibrium gas flow in a grooved channel via kinetic theory // Physics of fluids. 2007. vol. 19. 067103. P. 1 -15.

112. Naris S., Valougeorgis D., Tantos С., Bakalis В., Stamatis A. Mesoscale modeling of vacuum pumping systems // 8th GRACM International Congress on Computational Mechanics Volos. 2015. P. 1 - 8.

113. S. Naris, C. Tantos, D. Valougeorgis Kinetic modeling of a tapered Holweck pump // Vacuum. 2014. vol. 109. P. 341 - 348.

114. Breyiannis G., Varoutis S., Valougeorgis D. Rarefied gas flow in concentric annular tube: Estimation of the Poiseuille number and the exact hydraulic diameter // Physics of fluids. European Journal of Mechanics B.Fluids. 2008. vol. 27. P. 609 -622.

115. Ritos K., Lihnaropoulos Y., Naris S., Valougeorgis D. Study of the thermomolecular pressure difference phenomenon in thermal creep flows through microchannels of triangular and trapezoidal cross sections // 2nd Micro and Nano Flows Conference West London. UK. 2009. P. 1 - 9.

116. Ritos K., Lihnaropoulos Y., Naris S., Valougeorgis D. Pressure - and Temperature - Driven Flow Through Triangular and Trapezoidal Microchannels // Heat Transfer Engineering. 2011. vol. 32 (13-14). P. 1101 - 1107.

117. Клосс Ю.Ю., Мартынов Д.В., Черемисин Ф.Г. Компьютерное моделирование и анализ насоса Хольвека в переходном режиме // Журнал технической физики. 2012. том 82. вып. 4. C. 25 - 30.

118. Kloss Yu.Yu., Martynov D.V., Cheremisin F.G. Computer simulation and analysis of the Holweck pump in the transient regime // Technical Physics. 2012. vol.57. № 4. P. 451 - 456.

119. Клосс Ю.Ю. Разработка проблемно-моделирующих сред для анализа неравновесных газокинетических процессов в микроустройствах на основе решения уравнения Больцмана: автореферат дис. ... докт. физ.-мат. наук. Москва. 2013. С. 1-44.

120. Tsui Y.-Y., Kung C.-P., Cheng H.-P. Analysis of the flow in the grooves of a molecular pump // Numerical Heat Transfer, Part A. 2001. 40:73 - 88. P. 73 - 88.

121. Tsui Y.-Y., Kung C.-P., Cheng H.-P. Modeling of the slip flow in the spiral grooves of a molecular pump // Journal of Vacuum Science & Technology A. 2001. vol. 19 (6). P. 2785.

122. Tsui Y.-Y., Jung S.-P. Analysis of the flow in grooved pumps with specified pressure boundary conditions // Vacuum. 2006. vol. 81. P. 401 - 410.

123. Helmer J.C., Levi G. Molecular drag model based on differential reduction of the Kruger-Shapiro equations // Vac. Sci. Technol. A. 2002. vol. 20. № 4. P. 1216 -1220.

124. Sickafus E.N., Nelson R.B, Lowry R.A. The Howleck type molecular pump // Conites. Redus. C.R. Acad. Sci., 1923. vol. 177. P. 43.

125. Hodgson J.N. Designing a molecular pump as a seal-to-space // ASME papers. 1965. № 65-GTP-15. P. 1 - 18.

126. Гордеев В.В., Овандер В.Б., Фурманов В.А. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник // Машиностроение. М. 1994. 445 с.

127. Tutorial star-cd версия 3.20. Перевод ЗАО «Саровские Лаборатории». Режим доступа: http://www.saec.ru/ (дата обращения: 10.11.2013).

128. Флетчер К. Численные методы на основе методов Галеркина. М.: ЕЕ Медиа, 2012. 353 с.

129. Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Численные методы решения задач конвекции-диффузии. М.: ЛИБРОКОМ, 2009. 782 с.

130. Елизарова Т.Г.. Квазигазодинамические уравнения и методы расчета вязких течений. Лекции по математическим моделям и численным методам в динамике газа и жидкости. // М.: Научный Мир. 2007. 350 с.

131. Печатников Ю.М. Анализ проводимости вакуумных систем и их элементов в молекулярно-вязкостном режиме // Вакуумная техника и технология. СПб.: УНИВАК, 2008. Том 18, №1. С. 23-26.

132. Печатников Ю.М. Стохастическая мезо-модель стационарного процесса откачки вакуумных систем и их элементов в молекулярно-вязкостном режиме: дис. ... докт. техн. наук. Санкт-Петербург. 2009. 163 с.

133. Вихрев В.И., Увин В.И., Николаичев В.И., Ухватов А.И., Яковлев И.В., Чирков О.А. Молекулярный вакуумный насос. Патент РФ на изобретение RU 2168070 С2 - опубл. 27.05.2001 в бюл. № 15.

134. Colin S. Rarefaction and compressibility effects on steady and transient gas flows in microchannels // Microfluidics and Nanofluidics. 2005. №1 (3). P. 268-279.

135. Wen-Ming Zhang, Guang Meng, Xueyong Wei. A review on slip models for gas microflows Microfluid Nanofluid // Springer-Verlag. 2012. vol. 13, P. 845- 882.

136. Sattler R., Wachutka G. Compact Models for Squeeze-Film Damping in the Slip Flow Regime // NSTI-Nanotech. 2004. vol. 2. P. 243 - 246.

137. Дудко В.В. Скольжение разреженного газа вдоль неподвижных и колеблющихся поверхностей: дис. ... докт. физ.-мат. наук. Москва, 2010. 107 с.

138. Зарубин В. С., Маркелов Г. Е. Лекции по основам математического моделирования. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 197 с.

139. ГОСТ Р 54807-2011. Стандартные методы измерения характеристик вакуумных насосов. М: Стандартинформ, 2012. 19 c.

140. Попов Е.Д., Евлампиев А.И., Сажин С.Г., Сумкин П.С. Течеискание // Рос. о-во по неразрушающему контролю и техн. диагностике. М.: Спектр. 2011. 208с.

141. Минаев А.М. Теория и практика анализа погрешностей. М.: Спутник+. 2013. 510 с.

142. Пустовалов Г.Е. Погрешности измерений. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. 17 с.

143. Кравченко Н. С. Методы обработки результатов измерений и оценки погрешностей в учебном лабораторном практикуме: учебное пособие. Томск: Томский политехнический университет, 2011. 88 с.

144. Овчинников В. А. Математическая обработка результатов измерений в лабораториях физического практикума: метод. пособие. Екатеринбург: УрФУ/ 2010. 20 с.

145. Ларионов А. Н. Погрешности измерения физических величин: учебное пособие. Воронеж: ВГУ, 2009. 49 с.

146. Instruction manual Baratron 626A // Inc. MKS Instruments. 2007. P. 1 - 55.

147. Instruction manual Barocel 626A / Boc Edwards. 2007. P. 1 - 19.

148. Oerlicon Leybold vacuum Total pressure gauges // Excerpt from the Oerlicon Leybold vacuum Full line Catalog. 2007. P. 1 - 80.

149. Operation manual multi-range vacuum gauge type PIZA111 // ILMVAC GmbH. 2007. P. 1 - 11.

150. Газоснабжение для технологического и аналитического оборудования. Регулятор массового расхода газа РРГ-12 // Элточприбор. 2011. С. 1 - 7.

151. Стробоскоп электронный МТ 565 // ЗАО «МЕТРОТЕКС» 2011. С. 1 - 2. Режим доступа: кйр://промкаталог.рф (дата обращения: 10.11.2016).

152. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Книга по Требованию. 2012. 466 с.

153. Подскребко М.Д. Сопротивление материалов // Высшая школа. М. 2007. 797 с.

154. Горячева Е. А., Демихов К. Е., Никулин Н. К. Расчет вакуумных систем различного назначения при откачке газа одним или несколькими вакуумными насосами // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2007. №3. С. 62-70.

155. PFEIFER VACUUM. Brochure roots pumps. P. 1 - 40. Режим доступа: http: //pfeifer-vacuum.net (дата обращения: 10.11.2016).

156. Busch. Vacuum pumps and system. Режим доступа: http://www.buschvacuum.com (дата обращения: 10.11.2016).

157. Никулин Н.К., Свичкарь Е.В., Соловьев И.В. Многопоточный молекулярно-вязкостный вакуумный насос параллельного действия. Заявка на патент РФ на изобретение № 2016149252 от 15.12.2016.

158. Никулин Н.К., Свичкарь Е.В., Соловьев И.В. Многопоточный молекулярно-вязкостный вакуумный насос параллельного действия. Заявка на патент РФ на полезную модель № 2016149256 от 15.12.2016.

159. Никулин Н.К., Свичкарь Е.В., Соловьев И.В. Многопоточный молекулярно-вязкостный вакуумный насос. Заявка на патент РФ на изобретение № 2016149250 от 15.12.2016.

160. Никулин Н.К., Свичкарь Е.В., Соловьев И.В. Многопоточный молекулярно-вязкостный вакуумный насос. Заявка на патент РФ на полезную модель № 2016149254 от 15.12.2016.