真空系统设计计算

真空系统设计报告范文1. 引言真空系统是一种能够将系统内的气体压力降至低于大气压的环境的设备，广泛应用于科学研究、工业生产以及医疗设备等领域。

本报告旨在设计一个真空系统，使其能够满足特定应用的需求，并确保系统的稳定性和可靠性。

2. 设计目标本设计的真空系统需要满足以下目标：1. 最低抽气压力达到10^-3 mbar。

2. 快速达到所需真空度的时间小于5分钟。

3. 系统泄漏率小于10^-6 mbar L/s。

4. 系统噪音低于50 dB。

3. 系统设计真空系统的设计包括以下几个方面：抽气方法、真空舱设计、泵的选择和配管系统设计。

3.1 抽气方法根据设计目标，我们选择了离心泵和分子泵的组合作为抽气方法。

离心泵作为主抽泵负责快速降低系统内的压力，而分子泵作为高真空泵负责达到所需真空度。

这种组合将满足系统的快速抽气和高真空度的需求。

3.2 真空舱设计真空舱是真空系统中的核心部分，需要选择合适的材料和尺寸来确保系统的稳定性和密封性。

我们选择了不锈钢作为真空舱材料，以其良好的耐腐蚀性和强度。

真空舱的尺寸应根据使用需求来确定，应留有足够的空间以容纳待处理物体。

同时，真空舱内应设计密封机构，包括密封门、观察窗等，以确保整个系统的密封性。

3.3 泵的选择根据真空系统的设计目标，我们选择了以下两种泵进行组合使用：1. 离心泵：采用离心泵可以快速降低系统内的压力。

选取流量大、抽气速度快的离心泵，以确保快速抽气的能力。

2. 分子泵：分子泵的特点是能够达到高真空度，选取能够提供所需真空度的分子泵，并确保其性能稳定和可靠。

3.4 配管系统设计配管系统的设计对整个真空系统的运行至关重要。

主要考虑以下几点：1. 管道材料：选择具有良好阻气性和密封性的不锈钢管材，以减少泄漏。

2. 管道尺寸：根据抽气和泵的要求，选择合适的管道尺寸以保证流通和抽气效率。

3. 管道布局：合理布置管道，减少管道的弯曲和回流，以确保气体流动的顺畅和抽气效果。

真空吸盘设计计算真空吸盘设计计算需要考虑一些基本概念，如真空和真空度。

真空是指在给定空间内气压低于标准大气压时的气体状态。

真空度以标准大气压为参考的负大气压值，单位一般用bar。

抽吸量是真空产生装置在一定时间内所能产生的真空流量，单位为L/min或m³/H。

在选定真空吸盘时，需要充分考虑工件的平衡，明确吸着部位以及吸盘个数和直径。

此外，使用环境、工件的形状和材质也需要确认吸盘的形状、材质以及是否需要缓冲器。

通过已知的吸着面积和真空压力，可以求得理论吸吊力。

但实际吊力需要考虑吸吊方法、移动条件和安全率。

工件的质量与吸吊力进行比较，要令吸吊力大于工件质量，计算出必要且充分的吸盘直径。

在真空吸盘选定时，需要注意理论吸吊力由真空压力及真空吸盘的吸着面积决定。

在静态条件下得出的数值，实际使用时还应根据实际状态给予足够的余量以确保安全。

真空压力并非越高越好，过高会增加吸盘的磨损量，容易引起龟裂，使吸盘寿命变短。

当吸盘相同时，真空压力为2倍，理论吸吊力也为2倍；当真空压力相同时，吸盘直径为2倍，理论吸吊力则为4倍。

真空吸盘的剪切力与力矩都不强，使用时需考虑工件的重心位置，使吸盘受到的力矩最小。

同时，使用时需要充分考虑风压及冲击力，使移动时的加速度尽可能小，预防工件落下的安全性能就变高。

应尽量避免真空吸盘吸着工件垂直方向的面向上提升（垂直吸吊），不得已的情况下应考虑安全率。

由于真空度和所需能量不是成等比关系，建议使用吸气密性材料，真空度选60%-80%；使用吸透气性材料，真空度选择20%-40%。

吸力可以通过加大抽吸力和真空吸盘的真空面积来加大。

安装方式基本上水平安装，尽量避免倾斜及垂直安装。

在使用真空发生器的场合，真空压力大约为-60KPa。

真空压力应设定在吸着稳定后的压力以下。

但工件有透气性、工件表面粗糙容易吸入空气的场合，需根据实际测试来确定真空压力。

水平起吊时的理论吸吊力可以通过公式F=PxSx0.1计算得出。

当前我国室内真空排水系统设计流量计算方法对比分析室内真空排水系统是一种新型的排水系统，它采用低真空负压的原理进行排水，具有节水、节能的特点，被广泛应用于建筑物的排水系统中。

室内真空排水系统设计流量的计算方法对于系统的正常运行至关重要，以下是当前我国室内真空排水系统设计流量计算方法的比较分析。

一、理论计算方法理论计算方法是通过建立排水系统的数学模型，基于一定的假设条件和流体力学原理，计算系统中各个节点的流量。

这种方法计算结果较为准确，适用于排水系统较为复杂的情况，但需要较为复杂的计算过程，并且对系统参数的选择较为敏感。

二、经验计算方法经验计算方法是基于已有工程经验和实际运行数据进行计算，通过查阅文献和现有工程案例，结合实际工程特点，选择适当的参数和系数进行计算。

这种方法计算过程相对简单，但计算结果的准确性相对较低，受到实际工程条件的影响较大。

三、工程测量方法工程测量方法是通过在实际工程中进行流量测量，直接获取排水系统的设计流量。

这种方法计算准确度高，但需要在工程施工过程中进行实际测量，对工程进度和施工成本有一定的影响。

四、综合计算方法综合计算方法是将理论计算方法和经验计算方法相结合，通过权衡两种计算方法的优缺点，寻找适当的计算模型和参数选择方法。

这种方法在计算过程中可以充分考虑实际工程条件和经验数据，计算结果相对准确。

综上所述，当前我国室内真空排水系统设计流量的计算方法主要有理论计算方法、经验计算方法、工程测量方法和综合计算方法。

这些方法各有优缺点，可以根据具体工程情况选择适当的方法进行计算。

在实际工程中，一般采用综合计算方法，通过理论计算和经验计算相结合，充分考虑实际工程条件，以达到较为准确的设计流量计算结果。

真空吸盘设计计算引言：真空吸盘（Vacuum Cup）是一种常见的气密装置，利用真空原理可以将物体固定在吸盘上，广泛应用于自动化生产线、物料搬运和机械加工等工业领域。

在设计真空吸盘时，需要进行一系列的计算，以确保吸盘的设计符合需要并能够正常工作。

本文将简单介绍真空吸盘设计的基本原理和涉及的关键计算。

一、真空吸盘的基本原理真空吸盘的工作原理基于大气压与真空之间的压力差。

通过给吸盘提供真空，即减少吸盘内部的压力，可以使吸盘与物体之间产生负压，从而实现固定物体的目的。

二、真空吸盘设计需要考虑的因素1.载荷质量：吸盘需要承载的物体质量是设计的关键因素之一，在选择吸盘尺寸时需要考虑物体的重量以及让物体保持固定的力。

2.吸盘面积：吸盘的面积决定了其能够产生的吸力大小，选择合适的吸盘面积可以确保吸盘能够正常工作。

3.真空泵功率：真空泵需要根据吸盘的需求来选择，功率越大则吸力越强，但需要考虑实际应用的成本和效率。

4.适用环境：吸盘的设计还需要考虑其在特定环境下的适用性，如高温、低温、食品工业等。

1.计算载荷质量：载荷质量=单位吸盘面积上的压力（N/㎡）×吸盘面积（㎡）2.计算单位吸盘面积上的压力：单位吸盘面积上的压力=吸力（N）÷吸盘面积（㎡）3.计算吸力：吸力=大气压力（标准大气压为101.3kPa）-内部真空与大气之间的绝对压力差（帕斯卡Pa）4.计算内部真空与大气之间的绝对压力差：绝对压力差=吸盘上的负压（帕斯卡Pa）+摩擦力（帕斯卡Pa）+空气泄漏量导致的压力差（帕斯卡Pa）5.计算摩擦力（考虑必要时）：摩擦力（N）=负压（帕斯卡Pa）×摩擦系数（μ）6.计算吸盘尺寸：吸盘面积（㎡）=载荷质量（N）÷单位吸盘面积上的压力（帕斯卡Pa）需要注意的是，在实际设计中，可能存在其他因素需要考虑，如吸盘的材料选择、边缘的密封性能、可调节吸力的设计等。

结论：真空吸盘设计计算涉及的主要参数包括载荷质量、吸盘面积、真空泵功率、适用环境等。

真空系统抽气特性计算软件设计-论文目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 绪论 (2)1.1引言 (2)1.2 课题意义及目标 (2)2 真空系统抽气特性计算及分析 (3)2.1 真空系统抽气特性计算 (3)2.1.1低真空阶段计算——大气到1Pa (3)2.1.2 高真空阶段计算——1Pa以下 (3)2.2 高真空阶段两种算法的比较 (5)2.2.1 计算对比 (5)2.3 抽气特性计算程序化可行性分析 (5)2.4 高真空阶段计算方法选择 (6)3 软件功能需求及平台分析 (7)3.1 总体构架分析 (7)3.2 需求分析 (7)3.3 开发语言及环境分析 (8)3.3.1 相关术语介绍 (8)4 软件设计 (10)4.1 总体设计 (10)4.2 界面设计（输入模块） (11)4.2.1预设模型选择 (11)4.2.2真空容器设定 (11)4.2.3 抽气特性模型 (13)4.4.4 输入计算参数 (14)4.3 数据模块 (15)4.3.1 模块说明 (15)4.3.2 单例模式 (15)4.3.3 模块结构 (15)4.4 计算模块 (16)4.4.1 模块设计分析 (16)4.4.3 计算模块流程图 (17)4.4.2 计算类代码说明 (17)4.5 导出模块 (30)4.5.1 导出方案分析 (30)4.5.2 导出模块实现 (30)4.6 其他辅助模块 (31)4.6.1 数字格式化模块 (31)4.6.2 文件读写模块 (31)4.6.3 抽气节点排序模块 (32)5 设计结果 (33)5.1 设计结果 (33)5.2 计算结果验证 (33)5.2.1 例证1 (33)5.2.2 例证2 (33)5.2.3 综合对比及结论 (34)结论 (35)谢辞 (36)[参考文献] (37)摘要：近年来，随着航天和空间科学的发展及真空在原子能科学和表面物理、微电子学等学科中的应用 ,真空系统设计也越来越普遍。

第46卷第3期2009年5月真空VACUUMVol.46,No.3May.2009收稿日期：2009-01-26作者简介：杨乃恒(1933-),男，辽宁省沈阳市人，教授，博导。

电炉真空系统的设计与计算（二）杨乃恒，巴德纯，王晓冬，刘坤，于治明（东北大学,辽宁沈阳110004）摘要：为了满足目前一些读者的需要，我们较系统地介绍了前苏联这方面的有关资料(文中保留原使用单位Torr,1Torr=133Pa)。

内容有电炉真空系统计算的理论基础与计算方法及有关数据，最后给出真空感应炉、真空电阻炉、真空电弧炉和电子轰击炉真空系统的计算实例。

这些数据和方法，对开发、研制各种真空电炉时，计算真空系统有一定的参考价值。

关键词：电炉；真空系统；设计中图分类号：TF13;TF843文献标识码：A文章编号：1002-0322（2009）03-0001-10Design and calculation of vacuum system for various electric furnacesYANG Nai-heng ，BA De-chun ，WANG Xiao-dong ，LIU Kun,YU Zhi-ming（Northeastern University,Shenyang 110004,China ）Abstract:To meet the requirements of part of readers,the design and calculation of vacuum system for various electricfurnaces in former USSR are systematically stated laying stress on the discussion on theoretieal basis,calculating methods and relevant data/parameters.Calculating exemplifications are given to the vacuum systems for vacuum induction/resistance/arc furnaces and electron bombardment furnace.The data/parameters and methods described here are somewhat beneficial to the R&D of electric vacuum furnaces as reference standards.Keywords ：electric furnace;vacuum system;design(上接2009年第2期第6页）（b ）从金属结构表面上解吸的气体从所周知：容易被凝结的气体（例如水蒸汽、碳氢化合物的气体等）能在固体表面上吸附成气体的几个分子层的厚度，以及像H 2、O 2、N 2等气体，通常可形成多分子层，在降低被抽容积内的压力时，表面吸附的气体进行解吸，而使容器中的压力增高。

fluent计算真空在科学研究中，计算机模拟已经成为不可或缺的工具。

特别是在材料科学中，计算模拟已经成为探索材料性质和设计新材料的重要手段。

而“fluent计算真空”就是一种针对真空环境下的计算模拟方法。

本文将从以下几个方面进行阐述。

一、什么是“Fluent计算真空”Fluent是一种流体力学计算软件，其主要应用在流体流动的分析和预测上。

Fluent除了能在流体环境中进行计算外，还可以进行真空环境下的计算。

在真空环境下，物质无法维持对孔壁或其他物体的支持，表面会产生热压力，这是一种惯性效应，可以导致变形和破裂。

因此，在真空环境下进行计算模拟非常有必要。

而“fluent计算真空”就是一种可以在Fluent软件中进行真空环境下的数值模拟的方法。

二、“Fluent计算真空”的流程1.准备模型首先需要准备模型，模型可以从相关的CAD软件中导入到Fluent 中进行计算。

模型被导入后需要进行网格划分，网格的密度和细腻程度直接影响计算结果的精度。

因此，在进行网格划分的时候需要注意。

2.添加物理模型和材料属性在Fluent软件中，可以添加物理模型和材料属性。

在真空环境下，主要涉及到压强和热力学效应的影响，需要在添加物理模型和材料属性时进行相应调整。

3.设置计算参数在进行计算前，需要设置计算参数，主要包括时间步长、迭代次数、计算精度等。

设置好计算参数后，可以进行计算了。

4.进行计算进行计算时，需要指定计算区域和物理模型，设置好边界条件和初值条件。

计算过程中需要不断进行迭代，直到收敛为止。

5.分析计算结果完成计算后，需要对计算结果进行分析和后处理，如绘制流线图、粒子轨迹图等，以便更好地理解模拟结果和进行数据分析。

三、“Fluent计算真空”在实际应用中的优势1.减少试错成本通过“Fluent计算真空”方法可以在模拟中进行研究，并预测真空环境下的材料变形、损伤等问题，减少了试错的成本。

2.提高实验效率“Fluent计算真空”可以提高实验效率，减少实验时间，大大节省了研究费用和时间。

爱德华真空计算公式是用来计算真空系统中气体流动的公式，广泛应用于真空技术领域。

这个公式是根据理想气体状态方程和流体动力学原理推导出来的，可以帮助工程师和科研人员准确地预测真空系统中的气体流动情况，从而指导工程设计和科研实验。

在实际工程应用中，爱德华真空计算公式常常用于以下几个方面：1.计算真空泵的抽气速度。

真空泵是用来从封闭容器中抽取气体，使其压力降低到所需的真空度的设备。

了解真空泵的抽气速度对于设计和选择真空系统至关重要。

爱德华真空计算公式可以帮助工程师准确地计算出真空泵的抽气速度，从而选择适合的真空泵。

2.预测真空系统中气体的流动情况。

在真空系统中，气体的流动对于实现所需的真空度是至关重要的。

通过使用爱德华真空计算公式，可以对真空系统中气体的流动情况进行准确的预测，从而指导工程设计和优化真空系统的性能。

3.评估真空系统的稳定性。

在一些对真空度要求极高的应用中，真空系统的稳定性是至关重要的。

使用爱德华真空计算公式，可以评估真空系统在不同工况下的稳定性，从而优化系统设计和保证系统的稳定工作。

爱德华真空计算公式通常可以表示为以下形式：\[\dot{m} = \frac{A}{4l} \sqrt{2 \rho P (P_0 - P)}\]在这个公式中，\(\dot{m}\)代表气体的质量流量，单位为kg/s；\(A\)代表气体流通的横截面积，单位为m\(^2\)；\(l\)代表气体流通的长度，单位为m；\(\rho\)代表气体的密度，单位为kg/m\(^3\)；\(P\)代表气体的压力，单位为Pa；\(P_0\)代表气体流通的端口处的压力，单位为Pa。

根据这个公式，可以看出气体的质量流量与气体的压力差成平方根关系。

这就意味着在气体的压差较大的情况下，气体的质量流量会显著增加。

这对于设计和选择真空系统中的管道和阀门至关重要，可以帮助工程师准确地预测和控制气体的流动情况，从而保证真空系统的正常工作。

在实际工程中，爱德华真空计算公式还可以根据具体的应用场景进行定制化的推导和修正。

真空吸盘设计计算真空：指在给定的空间内，气压低于一个标准大气压时的气体状态。

真空度：以标准大气压为0参考的负大气压的值，单位一般用bar。

单位：1bar=0.1MPa=100KPa 0.001bar = 0.1KPa =100Pa抽吸量：真空产生装置的抽吸能力；在一定时间内真空装置所能产生的真空流量。

单位为L/min或m³/H。

一、真空吸盘的选定顺序：1.1）充分考虑工件的平衡，明确吸着部位以及吸盘个数、吸盘直径；由使用环境及工件的形状、材质确认吸盘的形状、材质及是否需要缓冲器；1.2）由已知的吸着面积（吸盘面积X个数）和真空压力求得理论吸吊力。

吸盘的实际吊力应考虑吸吊方法及移动条件和安全率；1.3）工件的质量与吸吊力进行比较，要令吸吊力＞工件质量，计算出必要且充分的吸盘直径（吸盘面积）；二、真空吸盘选定时的要点：2.1）理论吸吊力由真空压力及真空吸盘的吸着面积决定，在静态条件下得出的数值，实际使用时还应根据实际状态给予足够的余量以确保安全；2.2）真空压力并非越高越好，当真空压力在必要情况以上时，吸盘的磨损量增加，容易引起龟裂，使吸盘寿命变短；真空压力设定过高，不但响应时间变长，发生真空必要的能量也会增大；2.3）当吸盘相同时，真空压力为2倍，理论吸吊力也为2倍；当真空压力相同时，吸盘直径为2倍，理论吸吊力则为4倍；如下例：2.4）真空吸盘的剪切力（吸着面和平行方向的力）与力矩都不强，应用时，考虑工件的重心位置，使吸盘受到的力矩最小；2.5）使用时不但要使移动时的加速度尽可能小，还要充分考虑风压及冲击力；若在移动时的加速度缓和，则预防工件落下的安全性能就变高；2.6）应尽量避免真空吸盘吸着工件垂直方向的面向上提升（垂直吸吊），不得已的情况下应考虑安全率；2.7）由于真空度和所需能量不是成等比关系，建议：吸气密性材料，真空度选60%-80%；吸透气性材料，真空度选择20%-40%。

吸力可以通过加大抽吸力和真空吸盘的真空面积来加大。

真空系统设计(1)第八讲：真空系统设计王继常(东北大学)一、真空系统的组成真空应用设备种类繁多，但无论何种真空应用设备都有一套排除被抽容器内气体的抽气系统，以便在真空容器内获得所需要的真空条件。

举例来说：一个真空处理用的容器，用管道和阀门将它与真空泵连接起来，当真空泵对容器进行抽空时，容器上要有真空测量装置，这就构成了一个最简单的真空抽气系统(如图1)。

图1所示的最简单的真空系统只能在被抽容器内获得低真空范围内的真空度，当需要获得高真空范围内的真空度时，通常在图1所示的真空系统中串联一个高真空泵。

当串联一个高真空泵之后，通常要在高真空泵的入口和出口分别加上阀门，以便高真空泵能单独保持真空。

如果所串联的高真空泵是一个油扩散泵，为了防止大量的油蒸气返流进入被抽容器，通常在油扩散泵的入口加一个捕集器——水冷障板(如图2所示)。

根据要求，还可以在管路中加上除尘器、真空继电器规头、真空软连接管道、真空泵入口放气阀等等，这样就构成了一个较完善的高真空系统。

凡是由两个以上真空泵串联组成的真空系统，通常都把抽低真空的泵叫做它上一级高真空泵的前级泵(或称前置泵)，而最高一级的真空泵叫做该真空系统的主泵，即它是最主要的泵，被抽容器中的极限真空度和工作真空度就由主泵确定。

被抽容器出口到主泵入口之间的管路称为高真空管路，主泵入口处的阀门称为主阀。

通常前级泵又兼作予真空抽气泵。

被抽容器到予抽泵之间的管路称为予真空管路，该管路上的阀门称为予真空管道阀。

主泵出口到前级泵入口之间的管路称为前级管道，该管路上的阀门称为前级管道阀，而软连接管道是为了隔离前级泵的振动而设置的。

总起来说，一个较完善的真空系统由下列元件组成：1．抽气设备：例如各种真空泵；2．真空阀门；3．连接管道；4．真空测量装置：例如真空压力表、各种规管；5．其它元件：例如捕集器、除尘器、真空继电器规头、储气罐等。

那么，究竟什么是真空系统?用一句话来概括，就是：用来获得有特定要求的真空度的抽气系统。

真空流速的计算公式是什么真空流速是指在真空条件下气体通过管道或孔隙的流动速度。

在工程和科学领域中，我们经常需要计算真空流速，以便设计和优化真空系统。

那么，真空流速的计算公式是什么呢？首先，我们需要了解一些基本的概念。

在真空条件下，气体的流动可以用克劳修斯方程描述：Q = A v。

其中，Q表示气体流量，单位为体积/时间；A表示管道或孔隙的截面积，单位为面积；v表示气体的流速，单位为长度/时间。

在真空条件下，气体的流动可以用分子自由路径来描述。

分子自由路径是指气体分子在碰撞之间所能够飞行的平均距离。

在真空条件下，气体分子的平均自由路径可以用下面的公式来计算：λ = kT / (√2 π d^2 P)。

其中，λ表示气体分子的平均自由路径，单位为长度；k表示玻尔兹曼常数，约为1.38×10^-23 J/K；T表示气体的温度，单位为开尔文；d表示气体分子的直径，单位为长度；P表示气体的压力，单位为压强。

当气体通过管道或孔隙流动时，其流速可以用下面的公式来计算：v = λ f。

其中，v表示气体的流速，单位为长度/时间；λ表示气体分子的平均自由路径，单位为长度；f表示气体分子的平均碰撞频率，单位为时间的倒数。

在真空条件下，气体分子的平均碰撞频率可以用下面的公式来计算：f = (8 kT) / (π d^2 √2 P)。

将上面的公式代入真空流速的计算公式中，我们可以得到真空流速的计算公式：v = (8 kT λ) / (π d^2 √2 P)。

通过这个公式，我们可以计算在给定温度和压力下气体在真空条件下的流速。

这对于设计和优化真空系统非常重要。

除了上面的公式，我们还可以用流体力学的方法来计算真空流速。

在流体力学中，流速可以用下面的公式来计算：v = (2 (P1 P2) / ρ) / (1 + (A2 / A1)^2)。

其中，v表示气体的流速，单位为长度/时间；P1表示管道或孔隙的入口压力，单位为压强；P2表示管道或孔隙的出口压力，单位为压强；ρ表示气体的密度，单位为质量/体积；A1表示管道或孔隙的入口截面积，单位为面积；A2表示管道或孔隙的出口截面积，单位为面积。