Prionsabal Oibríochta ar Chaidéal Turbóilíneach

Is cineál caidéil folúis é caidéal turbomolecular, cosúil go héadach le turbopump, a úsáidtear chun ardfholús a fháil agus a choinneáil. Oibríonn na caidéil seo ar an bprionsabal gur féidir móilíní gáis a thabhairt ar mhóiminte i dtreo atá ag teastáil trí imbhualadh arís agus arís eile le dromchla soladach ag gluaiseacht. I gcaidéal turbóilíneach, déanann móilíní gáis rotor 'rothair' rothlú lucht leanúna sníomh ó iontógáil na caidéil i dtreo an sceite chun folús a chruthú nó a choinneáil.

Prionsabail oibriúcháin

Fostaíonn an chuid is mó de na caidéil turbamalecularacha céimeanna ilghnéitheacha, gach ceann arb é atá i gceist le lann rotor rothlach tapa agus péire lann statóir. Oibríonn an córas mar chomhbhrúiteoir a chuireann fuinneamh isteach sa ghás, seachas é a thógáil amach. Déantar an gás a gabhadh ag na céimeanna uachtaracha a bhrú isteach sna céimeanna is ísle agus comhbhrúite i ndiaidh a chéile le leibhéal an bhrú réamh-fholús (caidéil tacaíochta). Ós rud é go dtéann na móilíní gáis isteach tríd an inlet, bíonn an rotor, a bhfuil roinnt lanna dronuilleacha aige, ag teacht ar na móilíní. Dá bhrí sin, aistrítear fuinneamh mheicniúil na lanna chuig na móilíní gáis. Leis an móiminteam nua seo a fuarthas, cuirfidh na móilíní gáis isteach na poill aistrithe gáis sa statóir. Tugann sé seo dóibh go dtí an chéad chéim eile nuair a chiallaíonn siad arís le dromchla an rothlaithe, agus leanann an próiseas seo ar aghaidh, agus iad ag tnúth orthu tríd an sceite.

Mar gheall ar ghluaiseacht gaolmhar an rotor agus an statóra, bhuail móilíní an taobh íochtarach de na lanna go fabhrach. Toisc go bhféachann an dromchla lann síos, fágfaidh an chuid is mó de na móilíní scaipthe síos é. Tá an dromchla garbh, mar sin ní bheidh aon léiriú ann. Ní mór do lann a bheith tiubha agus cobhsaí le haghaidh oibríocht ardbhrú agus chomh tanaí agus is féidir agus go bhfuil sé beagán brúite le haghaidh comhbhrú uasta. Le haghaidh cóimheas comhbhrúite ard, tá an scornach idir lanna an rotor in aice láimhe a oiread agus is féidir sa treo ar aghaidh. I gcás rátaí sreafa ard tá na lanna ag 45 ° agus tá siad gar don ais.

Toisc go bhfuil comhbhrú gach céim ~ 10, tá gach céim níos gaire don asraon i bhfad níos lú ná na céimeanna inleagtha roimhe seo. Tá dhá iarmhairt ag seo. Insíonn an dul chun cinn geoiméadrach dúinn go bhféadfadh céimeanna gan teorainn a bheith oiriúnach go hidéalach i dtréimhse aoise críochnaitheach. Is é an fad críochnaitheach sa chás seo airde iomlán na tithíochta de réir mar is féidir na bearrtha, an mótarfheithiclí, agus an rialtóir agus cuid de na fuaraitheoirí a shuiteáil taobh istigh ar an ais. Go rialta, chun an chuid is mó den ghás tanaí a thuiscint ag an mbealach isteach, go hidéalach bheadh roth níos mó ag an rothlach taobh istigh, agus fórsa lártheifeacha níos airde dá réir; ba mhaith le lanna idéalach a bheith níos déine i dtreo a gcuid leideanna agus ba cheart go mbeadh na snáithíní carbóin ag neartú na lanna alúmanam. Mar sin féin, toisc go dtéann meánluas luas isteach ar chaidéalaithe, tá an méid seo déanta go mór trí mheán an trastomhas a mhéadú seachas an trastomhas tipiciúil nuair is praiticiúil é.

Tá baint láidir ag feidhmíocht caidéil turbóilíneach le minicíocht an rotor. De réir mar a mhéadaíonn rpm, bíonn níos mó de na lanna rotor níos mó. Chun luas a mhéadú agus an dífhoirmiú a laghdú, moltar ábhair níos déine agus dearaí éagsúla lann.

Ní mór caidéil turbaileolaíocha a bheith ag feidhmiú ag luas an-ard, agus cuireann an t-inneall teasa frithchuimilte teorainneacha dearaidh ar fáil. Úsáid roinnt caidéil turbóilíneacha imthacaí maighnéadacha chun cuimilteacht agus éilliú ola a laghdú. Ós rud é go gceadaíonn na imthacaí maighnéadacha agus na timthriallta teoranta ach imréiteach teoranta idir an rotor agus an statóir, déantar na lamhnáin ag na céimeanna brú ard a dhíghabháil go beag i scragall helical amháin. Ní féidir sreabhadh laminar a úsáid le haghaidh caidéalaithe, toisc go dtarlaíonn tuirbíní laminar nuair nach n-úsáidtear iad ag an sreabhadh deartha. Is féidir an caidéal a fhuaimniú chun an comhbhrú a fheabhsú, ach níor chóir é a bheith chomh fuar chun oighear a choibhneas ar na lanna. Nuair a stoptar turbopump, féadfaidh an ola ón bhfolús cúltaca a chur ar ais tríd an turbopump agus an seomra a éilliú. Bealach amháin chun cosc a chur air seo ná sreabhadh laminar nítrigine a thabhairt isteach tríd an gcaidéal. Caithfear an t-aistriú ó fholús go nítrigine agus ó reáchtáil go dtí turbopump go fóill a shioncrónú go beacht chun strus meicniúil a sheachaint ar an gcaidéal agus an ró-imréiteach ag an sceite. Ba chóir membrane tanaí agus comhla ag an sceite a chur leis an turbopump a chosaint ó bhrú ar ais iomarcach (eg tar éis teip cumhachta nó sceitheadh sa bhfolús tacaíochta).

Tá an rotor cobhsaithe i ngach ceann dá sé chéim saoirse. Tá aon chéim á rialú ag an mótar leictreach. Ar a laghad, ní mór an céim seo a chobhsú go leictreonach (nó trí ábhar diamagnetic, atá ró-éagobhsaí le húsáid i ngabháil caidéil cruinneas). Is bealach eile (neamhaird a thabhairt ar chaillteanais i gcórais maighnéadacha ag minicíochtaí ard) an t-iompar seo a thógáil mar ais le sféar ag gach deireadh. Tá na réimsí seo taobh istigh de réimsí staitiúla log. Ar dhromchla gach sféar tá patrún seicpháirceála ar an taobh istigh agus lasmuigh de línte réimse maighnéadach. De réir mar a bhíonn patrún seicpháirceála na sraitheanna statacha rothlaithe, rothlaíonn an rotor. Sa tógáil seo ní dhéantar aon ais ar an gcostas a bhaineann le ais eile a dhéanamh éagobhsaí, ach ní bhíonn na haiseanna go léir neodrach agus ní bhíonn an rialáil leictreonach níos lú béime agus beidh sé níos cobhsaí dinimiciúil. Is féidir braiteoirí éifeacht halla a úsáid chun tuiscint a fháil ar an suíomh rothlach agus na céimeanna eile saoirse a thomhas go cumasach.

Brú uasta

Ag brú an atmaisféir, is é thart ar 70 nm an bealach saor in aisce d'aer. Ní féidir le caidéal turbomolecular a bheith ag obair ach amháin má shroicheann na móilíní sin a bhuaileann na lanna ag gluaiseacht na lanna stáiseanacha sula ndéanann siad colláil ar mhóilíní eile ar a mbealach. Chun é sin a bhaint amach, ní mór go mbeadh an bhearna idir lanna ag gluaiseacht agus lanna páirceála garbh nó níos lú ná an meánbhealach saor in aisce. Ó thaobh foirgníochta praiticiúil, is é an bhearna féideartha idir na socruithe lann ar an ord 1 mm, agus mar sin beidh stialóg (níl aon ghlanchabhrú) á ídiú go díreach leis an atmaisféar. Ós rud é go bhfuil an bealach saor in aisce comhréireach le brú, déanfaidh turbopump caidéil nuair a bhíonn an brú sceite níos lú ná thart ar 10 Pa (0.10 mbar) áit a bhfuil an bealach saor in aisce thart ar 0.7 mm.

Tá caidéal Holweck (nó caidéal tarraing mhóilíneach) ag an chuid is mó de na turbopumps mar a gcéim dheireanach chun an brú tacaíochta is mó (brú sceite) a mhéadú go dtí thart ar 1-10 mbar. Teoiriciúil, d'fhéadfaí caidéal lártheifeacha, caidéal cainéal taobh, nó caidéal athghiniúna a úsáid chun ais go brú an atmaisféir go díreach, ach faoi láthair níl aon turbopump atá ar fáil go tráchtála atá ag súile go díreach chuig an atmaisféar. I bhformhór na gcásanna, tá an sceite ceangailte le caidéal tacaíochta meicniúil (ar a dtugtar caidéal garbh de ghnáth) a tháirgeann brú íseal go leor chun go mbeidh an caidéal turbomolecular ag obair go héifeachtach. De ghnáth, tá an brú tacaíochta seo faoi bhun 0.1 mbar agus is gnách é 0.01 mbar. Is annamh a bhíonn an brú tacaíochta faoi bhun 10-3 mbar (meánchló saor ≈ 70 mm) toisc go dtiocfaidh friotaíocht sreabhadh an phíobáin fholús idir an turbopump agus an caidéal garbh suntasach.

Is féidir leis an caidéal turbomolecular a bheith ina chaidéal an-versatile. Is féidir leis go leor céimeanna de fholús a ghiniúint ó fholús idirmheánach (~ 10-2 Pa) suas le leibhéil folúis ultra-ard (~ 10-8 Pa).

Féadann feadáin a bheith ceangailte le caidéil tacaithe móra-mhóilíneacha i saotharlann nó i monarcha déantúsaíochta le caidéal tacaíochta beag. Coinníonn comhlaí agus caidéal scaipeadh uathúil cosúil le instealladh i bhfeadán maolán mór os comhair an chaidéil tacaíochta aon róbhrú ó chaidéal amháin chun caidéil eile a stalla.