ITER导体总体气密性检测系统的真空抽气系统及运行流程

2013-03-29 韩鹏 中科院等离子体物理研究所

  ITER导体总体气密性检测系统的真空抽气过程包括粗抽阶段和主抽阶段。粗抽阶段是用3 台15 L/s TRP- 48 机械泵粗抽,真空杜瓦压强由大气压降至10 Pa;主抽阶段是用1 台1600 L/s 复合分子泵与1 台15 L/s TRP- 48机械泵组成的泵组主抽,真空杜瓦压强由10 Pa降到1×10- 3 Pa。

  真空系统的抽气方程

V*dP/dt = -SeP+Qout+Ql+QP+Qe (1)   在这其中微漏(Ql),高压气度体操作系统漏孔的漏气量。渗漏(Qp),即臭氧层能够 高压气度体室壁机构建材粘附到高压气度体阳台阳光房部的乙炔气流量的的。蒸馏掉(Qe),空气的中的水分含量是方法中的介质在高压气度体中蒸馏掉弄出现,这才是在低高压气度体不时出现的的问题。在高高压气度体,特备是高热设备中,固态垃圾和介质都有着需要的过剩过热水蒸汽加热压。当气温需要时,建材的过剩过热水蒸汽加热压是需要的,所以过热水蒸汽加热流量的的可是个常量。表层放气(Qout),即建材有机废气空气吸附和产生的乙炔气能够 暴露自己在高压气度体中的表层产生弄出现的乙炔气。

1、粗抽时间

  为了简化计算,把分子泵入口以上和真空室出口一段管路(包括)看成是预抽时的被抽容器。因为这段管道直径很大,流导很大,这样处理是合适的。此阶段真空杜瓦内包含的大气为主要气载,可忽略其他气源。所要达到的预真空度为10 Pa。由大气压抽到10 Pa 的时间由下式计算:

t = Kq*V/Sln Pi/P(2)

  式中t———抽气时间,h;V———真空系统体积,m3;S ———泵对系统的有效抽速,m3h- 1;Pi ———真空设备初始压力,Pa;P ———真空设备经过t 时间后的压力,Pa;Kq———修正系数(与压力有关,修正系数见表1)

表1 不一样压强下算出抽气时间间隔的校正公式

不同压强下计算抽气时间的修正系数

  公式中各参数取值如下:V=92.55 m3,Pi=105 Pa,P=10 Pa,S=162 m3/h,计算可得: t =7.56 h

2、主抽气时间

  涡流室压强为10 Pa 时,关闭系统粗抽泵球阀,拆开原子泵抽气口处插板阀,此情此景抽气热力管道中气体很可能始终处于换季流和原子流工作状态。根据换季态流导的算出很非常复杂和换季流长期存在的日期很短,市政工程上不得用原子流态带替算出。

分子泵抽气管道简图

图2 分子结构泵抽气管简图   由图2 所知,主泵抽气管路由短管和闸板阀电容并联组建,插板阀开高管径与短管管径很,则抽气管路相近看成內径D=25.5 cm, 时长L=29.4+10=39.4 cm 的短管(L/D≤20)。乙炔气自行车运动存在原子流的状态,抽气管路的流导以克劳辛数值计算方法,20℃空气当中原子流时依据圆管路的流导表格函数如下图所示: C = 11.6Aa (3)

  其中C———分子流时对20℃空气流导,L/s;A———入口面积,cm2;a———克劳辛系数

  查表“圆柱管克劳辛系数与管的相对长度关系”(《真空设计手册》P123),由L/r=3.09,得a=0.42。

  则抽气水管的流导:C = 2488.2 L/s主抽泵组对系统性的有用抽速: Se =1/(1/S +1/C)  (4)   表中Se———对设计的有效地抽速,L/s;S———主抽泵组的明确抽速,L/s;C———主抽给水管的流导,L/s

  计算得:Se = 973.8 L/s = 3505.68 m3/h。处在常温下的真空杜瓦,在高真空抽气过程中,对于抽气时间计算问题,可以忽略渗漏和蒸发,微漏漏率Ql≤1.0×10- 10 Pa·m3/s,也可忽略,表面放气Qout 为时间的函数,将它们带入抽气方程整理为:

    CF 方程为差不多初等方程的简约变化,在其界定域内都一致一致收敛性性,而PI 方程是由多种产品的幂级数造成的,般一般说来,在其界定域内有一致一致收敛性性有扩散的,这些,想要求出PI 方程的一致一致收敛性性范围。由莱布尼茨定理可以知道,PI 方程一致一致收敛性性的因素为: φr+1/φr<1   中仅φr+1 为第r+1 项级数的肯定值,φr 为第r 项级数的肯定值。求算收集整理而犯有界范围为:   t >[n- (r- 1)]/[n- (r- 2)]·1/a(9)   考虑到求出值解,将幂级数开始10 项扩展,撒气率指數n 平常在- 1 和- 0.4 两者,此杜瓦内面都为金属材质,n=- 1 则t >1.111*1/a 。   因a = S/V= 973.80/92550=0.01 s-1,   则PI 涵数的一致一致收敛倾斜角为(111.1 s,+∞)(n=- 1)。然后阶段中,抽气方程组自变数t 在一致一致收敛倾斜角内结合实际CF 和PI 涵数,总结得:

  已知此方程的初始条件,利用Matlab 软件计算真空度由10 Pa 到1×10- 3 Pa 抽气时间。

高真空抽气P- t 曲线

图3 高重力作用抽气P- t 的曲线   这哪几种测算公式的的方法高高压气抽气周期的的的方法是的用到了语文的的方法,将贮罐中空夹胶玻璃间乙炔气短路电流对抽气的导致完成综合考虑,非常信用卡积分法与Runge- Kutta 法的用到到体系高高压气抽气周期测算公式的的方法,使测算公式的的方法数据更正确。

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