Расчет ограничителей наполнения

Наполнение прибора, откачиваемого на автомате, промывочным или основным газом происходит при следующих условиях (рис. 8-40, 8-42). Регулятор давления настраивается таким образом, чтобы со стороны входа в ограничитель поддерживалось давление превышающее атмосферное.

С другой стороны ограничителя (т. е. со- стороны наполняемого прибора) давление переменное; обозначим его через р₂.

Таким образом, при наполнении прибора движущая разность давления /д — р₂ отличается от таковой при откачке тем, что переменным давлением является р₂, которое за время стоянки прибора на позиции наполнения возрастает с давления /г, (перед наполнением) до давления р₂ (после наполнения); давление же Pi (со стороны ограничителя, обращенной к регулятору давления) остается постоянным.

Дальнейшим отличием от откачки является то, что, может быть за исключением только начального момента, давления с обеих сторон ограничителя (/д и р₂) являются высокими.

Как показывает опыт, при высоких давлениях и при достаточно короткой трубке, когда удовлетворяется условие

Пропускная способность трубки при инерционном режиме равна:

осуществляется инерционный режим течения газа [все обозначения в формуле (9-30) известны].

Обозначив пропускную способность трубки при инерционном режиме через U_u, можем написать уравнение, показывающее, что при наполнении прибора газом возрастание количества газа в приборе в единицу времени равно потоку газа через трубку:

Если последующая за вычислением проверка показывает, что условие (9-30) соблюдается, то возможная при вычислении диаметра ограничителя по формуле (9-33) погрешность не может быть большой и легко компенсируется дополнительной настройкой регулятора давления (изменением давления pi).

Пример 8. Вычислить диаметр ограничителя для наполнения ламп аргоном при условиях: давление наполняющего газа при температуре 20° С должно быть 570 мм рт. ст.; температура лампы на позиции наполнения 50° С; длительность наполнения (пребывания лампы на позиции наполнения) £=2,5 сек; объем лампы вместе с соединительными трубками, идущими к золотнику, Р=200 см³. Регулятор настроен на давление pi — 1 ООО мм рт. ст.; давление в лампе перед наполнением Р2=3 мм рт. ст., т. е. гораздо меньше рг (молекулярный вес аргона М=39,94; средняя длина свободного пути при 1 мм рт. ст. Л1 = 5,3-10³ см; температура газа в ограничителе 27° С; длина ограничителя 5 мм).

Решение. Вычисляем по формуле (1-6) давление р2, до которого лампа должна быть наполнена при температуре 50° С, чтобы при 20° С давление составило 570 мм рт. ст.:

Следовательно, учитывая, что р₂ р₂ , можем написать:

Подставляя это значение в уравнение (9-31), после разделения переменных и интегрирования имеем:

Вычисляем диаметр ограничителя, для чего пользуемся формулой (9-33):

Так как 8,1 500, то формулу (9-33) применить можно.

Выражение (9-32) для U_u в случае воздуха (М — 28,8) при температуре 20° С и при достаточно малом р₂ по сравнению с р± прини-^{мает ВИ}Д^; А и_и= 16,1 б2 [3.]. (9-34)

Как мы видим, полученное выражение для U _и практически совпадает с выражением (9-15) для U_OI}, т. е. для пропускной способности отверстия при низком вакууме (см. 9-6).