Декан ТЭФ _____________ Кузнецов Г.В. "___"__________2009 г.

Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
УТВЕРЖДАЮ
Декан ТЭФ
_____________ Кузнецов Г.В.
"___"__________2009 г.
КРИОВАКУУМНАЯ ТЕХНИКА
Рабочая программа
Направление 070200 – ТЕХНИКА И ФИЗИКА НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
Степень (квалификация) магистр техники и технологии
Факультет - Теплоэнергетический (ТЭФ)
Обеспечивающая кафедра - Теоретическая и промышленная теплотехника (ТПТ)
Курс – 5
Семестр – 9
Учебный план набора _______ года с изменениями ________ года
Распределение учебного времени
Лекции
Практические занятия
Всего аудиторных занятий
Самостоятельная (внеаудиторная)
работа
Общая трудоемкость
Экзамен в 9 семестре
2009
Document1
08.10.09
32
16
48
42
часов (ауд.)
часа (ауд.)
часов
часов
90
5
часов
часов
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
ПРЕДИСЛОВИЕ
Рабочая программа составлена на основе ГОС ВПО по специальности
070200 – «техника и физика низких температур», утвержденного приказом
Министерства образования Российской Федерации от 29.02.96 г.
1. РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры
Теоретической и промышленной теплотехники __.__.09 г., протокол №___
Разработчик доц. каф. ТПТ ____________ В.И. Максимов
Зав. обеспечивающей кафедры ТПТ___________ к.т.н., доц. Ю.А.Загромов
2. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с выпускающей кафедрой специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой ______________________________
Document1
08.10.09
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
АННОТАЦИЯ
070200 (м)
Каф. ТПТ ТЭФ
Доц., к.т.н. Максимов Вячеслав Иванович
Тел. (3822)-420833, e-mail: elf@tpu.ru
Цель: формирование знаний о физических основах вакуумной техники
и практическом использовании методик расчета и проектирования различных
вакуумных систем.
Содержание: Основные понятия вакуумной техники, традиционные
средства получения вакуума, криовакуумная техника, средства измерения и
течеискания, использование элементов криовакуумной техники.
Курс: 5 (9 сем. - экзамен).
Всего 90 ч, в т.ч.: Лк. - 32 ч, Лб.-16 ч.
Document1
08.10.09
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
1. Цели и задачи учебной дисциплины
Цель дисциплины - научить студента пониманию физических основ вакуумной техники и практическому использованию методик расчета и проектирования различных вакуумных систем.
Задача дисциплины - подготовка высококвалифицированных специалистов в области криовакуумной техники.
1.1. Цель преподавания дисциплины
При изучении курса специальной дисциплины "Криовакуумная техника" будущий магистр направления 070200 - «Техника и физика низких температур»,
должен знать и уметь:
методы проектирования, конструирования и расчета низкотемпературных систем, установок, систем кондиционирования, машин и аппаратов;
владеть:
- теоретическими знаниями в области получения искусственного холода и
микроклимата;
иметь опыт:
- определения области оптимального применения низкотемпературного оборудования;
- расчета основных низкотемпературных и тепловлажностных процессов,
циклов, схем установок;
- конструирования машин и аппаратов низкотемпературной техники и техники обеспечения микроклимата;
- расчета термодинамической и экономической эффективности разрабатываемого оборудования.
Document1
08.10.09
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
1.2. 3адачи изложения и изучения дисциплины
В процессе преподавания курса «Криовакуумная техника» решаются следующие основные задачи:
 - обеспечения строго последовательного изложения дисциплины как неделимого целого;
 - овладение основными понятиями, законами, теориями вакуумной техники;
 - создание у студентов понимания основных характеристик традиционных средств откачки, особенностей и специфики криовакуумной
техники;
 - выработка у студентов умения самостоятельно выполнять расчет и
проектирование сложных вакуумных систем.
2. Содержание теоретического раздела дисциплины " Криовакуумная техника " (лекций - 32 часа)
2.1. Основные понятия вакуумной техники.
История развития вакуумной техники. Области применения вакуумной
техники. Основные понятия вакуумной техники. Понятие вакуума. Единицы
измерения давления в вакуумной технике. Состав сухого атмосферного воздуха. Скорость движения молекул газа. Число молекул газа, ударяющихся о единичную поверхность стенки сосуда в единицу времени. Средняя длина пробега. Основные характеристики вакуумных насосов. Основное уравнение вакуумной техники. Режимы течения газа. Расчет проводимости в молекулярном и
вязкостном режимах.
2.2. Традиционные средства получения вакуума.
Техника получения вакуума традиционными методами. Механические
насосы: порш-невые, ротационные, двухроторные. Газоперемещающие насосы.
Молекулярные насосы. Преимущества и недостатки. Основные характеристики. Принцип работы. Распыляемые геттеры. Механизм откачки. Испарительные
насосы. Электродуговые геттерные насосы. Ионно-геттерные насосы. Магнитные электроразрядные насосы. Преимущества и недостатки. Основные характеристики. Принцип работы. Нераспыляемые геттеры. Низкотемпературные геттеры. Температура активации. Конструктивные исполнения. Преимущества и
недостатки. Области применения. Адсорбционные насосы. Принцип действия.
Сорбент. Скорость адсорбции и десорбции. Адсорбционная емкость. Полное
число молекул. которые могут быть поглощены поверхностью единичной площади. Изотерма сорбции. Определение теплоты адсорбции. Уравнение Клапейрона-Клаузиса. Удельная поверхность. Емкость монослоя. Традиционные
адсорбенты. Активные угли. Цеолиты. Силикагели. Их основные характеристиDocument1
08.10.09
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
ки. Конструктивное исполнение адсорбционных насосов. Преимущества и недостатки.
2.3. Криовакуумная техника.
Криовакуумная техника. Крионасос. Классификация крионасосов. Принцип работы. Требования, предъявляемые к идеальному насосу. Коэффициенты
массообмена (коэффициент прилипания и конденсации). Форвакуумные крионасосы. Методика расчета, принципиальные схемы и особенности конструкции. Определение времени откачки до заданного давления. Зависимость быстроты действия от давления. Газодинамические установки. Общие принципы
устройства. Особенности расчета криовакуумной системы. Конструктивное исполнение. Криосорбционные средства вакуумной откачки. Газовые криосорбенты. Их преимущества перед традиционными сорбентами. Зависимость
сорбционной емкости от условий формирования криослоя (род газа, толщина
слоя, температура слоя, температура откачиваемого газа). Криозахват. Конструктивное исполнение.
2.4. Средства измерения и течеискания.
Средства измерения вакуума и течеискания. Специфика измерения вакуума при низ-ких температурах. Эффект Кнудсена. Манометр чашечный ртутный. Трубка Бурдона. Термо-парный преобразователь давления. Ионизационный преобразователь давления. Преобразо-ватель Байярда-Альперта. Течеискание.
2.5. Использование элементов криовакуумной техники.
Вакуумно-технологические проблемы установок термоядерного синтеза.
Условия существования термоядерной реакции. Магнитные ловушки. Лазерный
термоядерный синтез. Система откачки продуктов реакции термоядерного синтеза. Требования к вакуумным насосам. Криооткачка газодинамических установок. Криотермовакуумные установки и криовакуумное оборудование. Вакуумное обеспечение ускорительно-накопительных комплексов.






3. Содержание практического раздела дисциплины (16 часов)
Расчет проводимости в молекулярном и вязкостном режимах. - 2 час.
Основы расчета гидростатического давления 2 час.
Расчет основных характеристик адсорбции и десорбции. - 2 час.
Расчет коэффициентов массообмена 2 час.
Определение времени откачки до заданного давления форвакуумными
крионасосами. 2 час.
Расчет криовакуумной системы - 6 час.
Document1
08.10.09
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
Программа самостоятельной познавательной деятельности (42 часа)
1. Проработка теоретического материала по учебникам и лекциям.
2 Подготовка к практическим занятиям - 8 час.
- 34 час.
5. Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины
«Криовакуумная техника»
Цель контроля состоит в оценке уровня знаний и умений, приобретаемых студентами в процессе изучения дисциплины «Криовакуумная техника». Применение различных форм контроля знаний студентов расширяет возможности индивидуального подхода к изучению данной дисциплины и позволяет целенаправленно развивать творческие способности студентов.
К различных формам и способам контроля и оценки уровня знаний студентов относятся:
 тематический контроль проводится (не менее двух раз в семестр) по
итогам изучения студентами нескольких разделов данного курса;
 контроль и оценка уровня знаний и умений, приобретаемых студентами на
практических занятиях проводятся в виде контрольных работ;
 итоговый контроль в конце 9 семестра осуществляется в виде экзамена;
 разработанный рейтинг-лист позволяет контролировать систематическую
работу студентов при изучении дисциплины «Криовакуумная техника».
Document1
08.10.09
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины «Криовакуумная техника»
Основная
1.
Л.Н. Розанов. Вакуумная техника. Высшая школа. 1990. 320 с.
2.
Справочник по вакуумной технике под ред. Е.С.Фролова. Машиностроение. 1982. 480 с.
Дополнительная
1.
Г.Л. Саксаганский. Молекулярные потоки в сложных вакуумных структурах. М.: Атомиздат, 1980. 216 с.
2.
Р Хэффер. Криовакуумная техника. Энергоатомиздат. 1983. 272 с.
Document1
08.10.09