航天模拟舱真空环境控制系统设计(5)
图1-1 圆筒形或球形钢制外压容器壁厚计算图
2.2.2 圆筒形壳体壁厚计算
根据图2.2确定圆筒计算长度L=3040mm。
图2.2 圆筒形壳体壁厚计算图
假设圆筒壁厚S0 = 12mm，决定比值L / DH = 1.1、DH / S0 = 235。根据这两个比值，查图2.1，读出B值为300。按下式计算许用外压力：
[公斤/厘米2] （2-3）
由式2-3得出 [P] =1.27 kg/cm2，换算单位之后为1.25×105Pa。比较 [P] 与P值，现 [P] ＞P，且接近于P，因此，封头壁厚取12mm是合理的。
3 真空系统的设计计算
在真空系统的设计中最重要的性能参数是其所能获得的极限真空度和对容器的有效抽速。
真空系统的极限真空度是指在没有外加负荷的情况下，经过足够长时间的抽气后，系统所能达到的最低压力。
真空系统对容器的有效抽速是指在容器出口处的压力下，单位时间内真空系统能够从被抽容器中所抽取出的气体体积。真空系统对容器的有效抽速不仅取决于真空泵的抽速，也受真空系统管路对气体的导通性能的影响，即所说的流导。（流导的定义是：在单位压差下，流经管路的气流量的大小。）
在一个真空系统中，主泵决定了被抽容器的极限真空度和工作真空度。选择主泵要考虑以下两个方面，一是选择主泵的类型，二是确定主泵抽速的大小。而前级泵的功能是在主泵出口处造成始终低于主泵的临界前级压力的真空度，保证主泵能正常工作。而所说的预抽泵是为了使被抽容器能从大气压力很快地抽空到主泵能够开启工作的压力。对一个真空系统来说，往往把系统的前级泵同时兼做预抽泵使用。这里所说的选泵是指选择主泵而言，而配泵是指为主泵选配合适的前级泵或预抽泵。
在此真空系统的设计中，将用到6套相同的真空机组，下节仅以1套真空机组的设计计算为例，其它5套计算相同就不赘述。
3.1 真空系统中作为已知条件的基本参数
真空室材料为不锈钢（1小时后的出气率为1.7×10-7托•升/秒•厘米2，2小时后的出气率为1.1×10-7托•升/秒•厘米2）；
真空室的工作压强P = 1×10-5托；
真空室工艺过程中放出的气体量Q1 = 1×10-2托•升/秒；
系统的总漏气量Q2 = 5×10-3托•升/秒
真空室表面出气量Q3 = 1.7×10-7托•升/秒•厘米2×250000厘米2 = 4.25×10-2托•升/秒（暂选不锈钢1小时后的出气量）
假设被抽气体为20℃干燥空气。
3.2 主泵的设计计算
3.2.1 确定真空系统的有效抽速S
确定真空室中保持1×10-5托的工作压强所需要的真空系统的有效抽速S：
（3-1）
式中，Q——真空室的总气体量 [托•升/秒]，Q = Q1 + Q2 + Q3 ；
Pg——真空室的工作压强 [托]。
由式3-1，计算出主泵的有效抽速S = 5750升/秒。但为了可靠起见，可根据设备具体情况当增大，我们选增大20%，那么实际要求的有效抽速S应为6900升/秒。