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真空概念及真空计算公式

作者:蔡东俊 人气:83045 日期:2020-11-18 07:01:48
 
真空概念及真空计算公式
1、玻义尔定律:
体积V,压强P,P*V=常数(一定质量的气体,当温度不变时,气体的压强与气体的体积成反比。即:P1/P2=V2/V1)
2、盖•吕萨克定律:
当压强P不变时,一定质量的气体,其体积V与绝对温度T成正比(V1/V2=T1/T2=常数)。
当压强不变时,一定质量的气体,温度每升高(或降低)1℃,则它的体积比原来增加(或缩小)1/273.
3、查理定律:
当气体的体积V保持不变时,一定质量的气体,压强P与其绝对温度T成正比,即:P1/P2=T1/T2。
在一定的体积下,一定质量的气体,温度每升高(或降低)1℃,则它的压强比原来增加(或减少)1/273。
4、平均自由程:λ=(5×E-3)/P(cm)
5、抽速:
S=dv/dt(升/秒)或S=Q/P   
【Q:流量(托•升/秒)P=压强(托) V:体积(升)t=时间(秒)】
6、通导:C=Q/(P2-P1)(升/秒)
7、真空抽气时间:
对于从大气压到1托抽气时间计算式:t=8V/S(经验公式)
 【V为体积,S为抽气速率,通常t在5-10分钟内选择】
8、维持泵选择:S维=S前/10
9、扩散泵抽率估算:S=3D ²(D:直径cm)
10、罗茨泵的前级抽速:S=(0.1 ~0.2)S罗(L/S)
11、漏率:Q漏=V(P2-P1)/(t2-t1)
【Q漏:系统漏率(mmHg •L/S);V:系统容器(L);P1:真空泵停止时系统中压强(mmHg);P2:真空室经过时间t后达到的压强(mmHg);t:压强从P1升到P2所经过的时间(s)】
12、粗抽泵的抽率选择:
S=Q1/P预(L/S) 【S:机械泵有效抽速 ; Q1:真空系统漏气率(托•升/秒);P预:需要达到的预真空度(T)】
13、 前级泵抽速选择:排气口压力低于一个大气压的传输泵如:扩散泵、罗茨泵、涡轮分子泵等,它们工作时需要前级泵来维持其前级压力低于临界值,选用的前级泵必须能将主泵的最大气体量排走,根据管路中,各截面流量恒等的原则有:PnSg≥PgS或Sg≥PgS/Pn
【Sg:前级泵的有效抽速(L/S);Pn:主泵临界前级压强(最大排气压强);Pg:真空室最高工作压强(T);S:主泵工作时在Pg时的有效抽速(L/S)。】
选用真空泵时,需要注意下列事项:
⑴  、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如:真空镀膜要求1×E-5mmHg的真空度(1kPa=7.5mmHg或1mmHg=0.13332 kPa),选用的真空泵的真空度至少要5×E-6mmHg,通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。
⑵  、正确的选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围,如:扩散泵为E-3~E-7mmHg,在这样宽压强范围内,泵的抽速随压强而变化,其稳定的工作压强范围为5×E-4~5×E-6mmHg。因而,泵的工作点应选择在这个范围之内,而不能让它在E-8mmHg下长期工作。
⑶  、真空泵在其工作压强下,应能排走真空设备工艺过程中产生的全部气体量。
⑷  、正确的组合真空泵。由于真空泵有选择性抽气,因而,有时选用一种泵不能满足抽气要求,需要几种泵组合起来,互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速,但不能抽氦,而三极型溅射离子泵(或二极型非对称阴极溅射离子泵)对氩有一定的抽速,两者组合起来,便会使真空装置得到较好真空度。另外,有的真空泵不能在大气压下工作,需要预真空,有的泵出口压强低于大气压,需要前级泵,故都需要把泵组合起来使用。
⑸  、真空设备对油污染的要求。若设备严格要求无油时,应该选各种无油泵,如:水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格,可以选择有油泵,加上一些防油污染措施,如加冷阱、障板、挡油阱等,也能达到清洁真空要求。
⑹  、了解被抽气体成分,气体中含不含可凝蒸汽,有无颗粒灰尘,有无腐蚀性等。选择真空泵时,需要知道气体成分,针对被抽气体选择相应的泵。如果气体中含有蒸汽、颗粒及腐蚀性气体,应该考虑在泵的进气口管路上安装辅助设备,如冷凝器、除尘器等。
⑺  、真空泵排出去的油蒸汽对环境的影响如何。如果环境不允许有污染,可以选无油真空泵,或把油蒸汽排到室外。
⑻  、真空泵工作时产生的振动对工艺过程及环境有无影响。若工艺过程不允许,应该选择无振动泵或者采取防振动措施。
 
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