真空系统设计应用软件的开发研究

摘要

真空应用设备种类繁多，任何真空应用设备都必须有一套真空抽气系统以抽除真空室内的气体。真空系统设计中需要根据已知条件反复尝试计算系统压力、泵的抽速、管道的几何尺寸、所需抽气时间等参数以建立满足使用要求的真空系统。若是人工计算则费力耗时，而且还会有计算误差。因此，如何快速设计出一套准确、合理有效的真空系统也成为一项专门的研究课题。真空系统设计软件化必将成为真空系统设计的一个必然的发展趋势。
　　目前，设计真空系统的主要方法是理论计算。但是真空系统设计中很多的计算公式都是半经验公式，而且有些参数的取值难以确定。本文对粘滞流下管道的平均压力的取值进行了讨论，分析了近似取管道高压端压力为平均压力时所产生的误差，通过分析可以看出，当真空泵的抽速较小时，抽速近似为常数，误差很小;当管道较短时，误差也很小，即泵的抽速越大误差也就越大，管道的长度越长，误差也越大。此外，论文采用Monte Carlo法模拟了圆直管、圆截面直角弯管在分子流态下的传输几率，圆直管模拟结果与克劳辛方程的近似解进行对比，可以看出两者有较好的吻合性，直角弯管下的Davis等效法与模拟结果具有较好的吻合性，相对误差较小，所以在设计计算时可以用这两种方法分别计算圆直管、直角弯管的传输几率。
　　本文根据真空系统设计理论和设计流程，采用Visual Basic6.0与Access数据库对构建了真空系统设计应用软件，设计应用软件主要由启动模块、真空室参数设置模块、真空泵参数设置模块、抽气时间计算模块、保存工程模块等主要模块组成。本文对这些主要模块的算法以及技术处理进行了介绍。论文最后通过运行多个实例计算，获取抽气时间曲线，并与实验测量所得抽气时间曲线进行对比，通过比较发现软件计算所得的抽气时间与实验测量的抽气时间误差较小，曲线趋势一致，从而验证了软件代码的准确性，同时对理论计算值与实验值进行了误差分析。此外，使用该设计应用软件可以方便地更改设置真空系统中的各真空元件的参数，直到设计效果达到满意为止。最后用户可以把设置的计算参数以及计算结果曲线输出保存到Word中，以便用户编辑、保存、打印等。采用计算软件设计真空系统，可以大幅度提高设计效率，缩短开发周期。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外关于真空系统设计应用软件的开发的研究现状

1．3 本课题的研究内容及研究意义

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究目的与意义

第2章 真空系统设计计算

2．1 流态的判断

2．2 气体的流量

2．3 管道的流导

2．3．1 粘滞流态下管道流导的计算

2．3．2 分子流态下管道流导的计算

2．3．3 粘滞—分子流态下管道的流导计算

2．3．4 管道弯曲对流导的影响

2．3．5 管道流导计算中的平均压力取值的误差分析

2．4 抽气时间的计算

2．4．1 真空技术基本方程

2．4．2 真空系统的抽气方程

2．4．3 低真空抽气时间的计算

2．4．4 高真空抽气时间的计算

2．4．5 管道流导对抽气时间的影响

2．5 真空泵的选择与匹配计算

2．6 本章小结

第3章 Monte Carlo模拟计算分子流态下管道的传输几率

3．1 概述

3．2 圆直管的传输几率

3．2．1 基本假设及概率模型

3．2．2 具体步骤

3．2．3 编程计算

3．2．4 结果分析

3．3 圆截面直角弯管的传输几率

3．3．1 建立模型

3．3．2 编程计算

3．3．3 结果分析

3．4 本章小结

第4章 真空系统设计应用软件的开发及运行

4．1 应用软件的规划

4．1．1 需求分析

4．1．2 真系统设计的过程模型

4．1．3 真空系统设计应用软件的体系结构

4．1．4 功能模块划分

4．1．5 软件的开发

4．2 真空泵抽速曲线的数值化

4．2．1 真空系统抽速曲线的数值化的重要性

4．2．2 抽速曲线数值化的实现

4．3 真空系统设计应用软件界面的设计

4．4 真空系统设计应用软件的开发

4．4．1 启动模块

4．4．2 主窗体的创建

4．4．3 粗算主泵抽速模块

4．4．4 设计系统模块

4．4．5 抽气时间计算模块

4．4．6 极限真空度估算模块

4．4．7 保存工程模块

4．5 数据库的建立及其管理

4．5．1 数据库的创建

4．5．2 数据库的管理

4．6 程序代码计算准确性分析

4．6．1 运行实例

4．6．2 实验测量

4．6．3 运行结果与实验结果对比

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录

攻读硕士学位期间发表的论文