淄博不锈钢真空泵的抽速定义为在一定的吸入压力下,单位时间通过泵口被抽除的气体的体积。淄博不锈钢真空泵一个完整的真空系统,不论是为了何种应用,都应有一个需要抽成真空的容器或室体,一套真空机组,也可能是一台真空泵,还有连接管道、阀门、冷阱等。而管道、阀门、冷阱等作为组成真空系统的部件,对气体的流动都有一定的阻碍作用。反过来说它们对气体的流动都有一定的通导能力,这种能力称之为流导。这在气体的流动中是一个很重要的概念,它的定义为单位压差下的流量。气体的自然流动总是从高压流向低压,上述任一部件,当两端的压力分别为p1 、p2时,而流过的气体量为q,则该部件流导u=q/(p1-p2)。
不同的真空系统部件的流导可以通过计算、模拟、测量等方法确定,它除了与几何形状有关外,还与气体的流动状态有关。不同部件的流导是可以进行串并联的。真空泵是为了抽除真空容器内的气体,但往往泵的抽气口不能直接与被抽容器相连接,由于工艺上的需要或是降低有油蒸汽污染的真空机组的污染程度,必须通过冷阱、阀门、管道才能与被抽气容器连接,由于每种真空部件都有确定的流导,所以可以说泵必须通过一定的流导才能与被抽容器连接,如图所示,图中泵与真空室之间的连接管道可以包括冷阱和阀门等。假定泵与真空室之间的流导为u,则泵必须通过流导u才能对真空室抽气,其抽气能力要受到限制,此时对容器的抽气作用真正有意义的应是真空室抽气口处的有效抽速s0。如泵的标称抽速为s,那么根据气体作稳定流动时流量守恒的定律可以导出s0,s和u之间满足的关系。
上式称之为真空基本方程,它是真空系统设计中所依据的基本规律。
根据真空基本方程,可从数学上得到两个极端的结果,即当流导u非常大时,真空室的有效抽速s0可以近似等于泵的抽速s;当泵的抽速s非常大时,或者流导u非常小时,真空室的有效抽速s0近似等于流导u。上述结果从物理上可能更易理解,从真空室抽气口抽除的气体必须经过流导u(即管道、阀门等)才能被真空泵抽除,只不过被抽除的气体从真空室抽气口向泵口运动过程是从高压向低压的流动,而从泵口被抽除是从低压向高压的基于某种抽气原理的强制流动。如流导u非常大,即通过它的气体量不受限制,那么泵的抽气能力就决定于自身的抽速大小,这与泵口直接与真空室相连接是一样的。但如果泵的抽速非常大,这也就是相对于泵的抽速流导u非常小,此时泵的实际抽气能力并不决定于它的抽速大小而决定于气体通过流导u的能力,流导的数值恰为泵的有效抽速s0。
为了尽量发挥泵的抽气能力,最 大限度的加大流导u是最有效的方法,但往往难于实现。而一味增大泵的抽速更不切实际。所以采用昼量大的流导和选用昼量大的抽速的泵就非常值得权衡。从真空基本方程 可以知道,有效抽速s0随s或u都是单调递增的函数。真空基本方程描述的内容并不深奥,但也没有浅显到可以作为每个人的常识,所以在不少的应用领域,用户往往忽略流导对泵抽速的限制,而造成真空技术应用的效果大受影响。
对于一个没有漏气,也没有放气的真空系统如真空室体积为v,真空室有效抽速为s0,则随着抽气的过程,真空室内压力随时间遵从如下的变化规律其中p0为t=0时的压力,即起始压力,t=v/s0 称为时间常数。
以上规律揭示,每经过约 的时间,真空室内压力降低一个数量级,显然t越小,压力下降越快,当v一定时,有效抽速s0越大, 才能越小。
三、不同的真空系统要求的真空度不同。因此往往必须由一套真空机组来完成。即由工作在不同压力范围的真空泵串接起来,高真空一侧的真空泵能达到系统要求的真空度,而低真空一侧的真空泵是直排大气的。显然最简单的真空机组就是一台直排大气的真空泵。但高真空系统一般需要三级机组,中真空一般需要二级机组。一台高真空泵和一台低真空泵难于组成有效的高真空机组。
这有几方面的原因。流量的连续性就是其中之一。高真空泵都有前级耐压的限制,即前级高于某一压力,泵就不能正常工作。而当前级泵达到这一临界压力时,往往抽速会减小,这样前级泵的排气流量可能会小于主泵的排气流量,这种流量的不一致破坏了流量连续性的要求,必然会引起真空机组不能正常工作。但如在高低真空泵之间再连接一台中真空泵,便可起到承上启下的作用,流量连续,而且各泵皆可工作在最佳状态。罗茨泵能工作在中真空范围,是最适合的,故又称罗茨增压泵,由于其压缩比不高,正好可连接几pa至几百pa的范围。当三级高真空机组进入较高的真空度时,由于主泵的排气流量明显减少,此时仅靠一台较小的前级泵便可维持抽气的连续性,在实际运用中这是经常采用的方法,这样可减少机组的能耗。高真空机组往往需要三级机组的另一个原因归结于高真空泵的吸入压力的限制。泵都有起始工作压强,传统的高真空泵都在几pa的范围。因此前级泵必须预抽到这一压力主泵才能开始工作。但直排大气的前级泵抽至这一压力往往需要较长的时间,因为随着压力降低泵的抽速在减小,特别是对于周期性抽气的真空机组,对达到工作真空度的时间是有要求的,预抽时间越长,进入工作真空度的时间也越长,故增加一台中真空泵与前级低真空泵配合,可在较短的时间达到主泵可以工作的压力,这样可以使系统尽快地进入工作压力,保证了设备的使用效率。
罗茨泵和油增压泵都可以作为中真空泵,分子增压泵有极高的压缩比,这除了使它能获得清洁真空外还具有优异的高真空性能,同时在中真空范围也有超强的抽气能力。这就使分子增压泵成为目前唯一兼有中高真空性能的真空泵,所以只需要与低真空泵配合便能组成性能堪比三级机组的高真空机组。具体地讲由于分子增压泵耐压高,所以可使前级泵易于处于高流量状态;而分子增压泵吸入压力高,减缓了前级泵的预抽负担。分子增压泵可以在100-50pa工作,前级泵从大气到这一压力,基本遵从每经过 时间压力降低一个数量级的规律,因此,机组可以具有很高的抽气效率。简化高真空机组,取消罗茨泵是分子增压泵的又一个优势。对于较大型的高真空应用设备,也可适当加强前级泵的预抽能力,进一步缩短抽气时间,由于预抽时间与整个排气过程相比很短,所以前级泵的使用时间也很短,因此可以兼作多套设备的预抽作用,而这往往是非常现实的。这就使规模化应用的真空机组得到大大的简化。在某些中真空应用中,需要进入10-1 pa范围,这对罗茨 泵的二级机组往往难于实现,而使用二级罗茨泵串接的三级机组可使真空度提高一个数量级而进入10-1 pa,所以中真空应用也常用三级机组。由于分子增压泵在10-1 pa可以满抽速,所以亦可以在三级中真空机组中取代两级罗茨 泵。一般地讲,长时间工作在中真空的低端压力范围的罗茨 泵,分子增压泵可以完全取代。而长时间工作在中真空高端压力范围的罗茨 泵相对而言应该较少,因为这一压力范围前级泵往往还具有强劲的抽速。这从宏观上预测了分子增压泵取代罗茨泵的前景。
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