真空系統(tǒng)的任務(wù)就是抽除被抽容器中的各種氣體。我們可以把被抽容器中所產(chǎn)生的各種氣體的流量稱為真空系統(tǒng)的氣體負(fù)荷。那么真空系統(tǒng)的氣體負(fù)荷究竟來自哪些方面呢?或者說真空室內(nèi)究竟有哪些氣源呢?總起來說，可以歸納為下述幾個(gè)方面：
(1)被抽容器內(nèi)原有的空間大氣，若容器的容積為Vm3，抽氣初始?jí)簭?qiáng)為PoPa，則容器內(nèi)原有的大氣量為VP0Pa·m3；
(2)被抽容器內(nèi)一旦被抽空，暴露于真空下的各種材料構(gòu)件的表面就將把原來在大氣壓下所吸收和吸附的氣體解析出來，這部分氣體來源我們稱之為放氣，單位時(shí)間內(nèi)的放氣流量可以用QfPa·m3／s來示；
實(shí)驗(yàn)表明，材料表面單位時(shí)間內(nèi)單位表面積的放氣率q可以用式(27)的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算。
真空室內(nèi)暴露于真空下的構(gòu)件表面，可能有多種材料。所以總的表面放氣流量Qf為式(49)。
(3)大氣通過容器壁結(jié)構(gòu)材料向真空室內(nèi)滲透的氣體流量，以QsPa·m3／s表示。滲透的氣流量即是大氣通過容器壁結(jié)構(gòu)材料擴(kuò)散到容器中的氣體流量。氣體的這種滲透是有選擇性的，例如：氫只有分離為原子才能透過鈀、鐵、鎳和鋁；氫對(duì)鋼的滲透將隨鋼中含碳量的增加而增加。氦分子能透過玻璃。氫、氮、氧和氬、氖、氦能透過透明的石英。一切氣體都能透過有機(jī)聚合物，如橡膠、塑料等。但是所有的隋性氣體都不能透過金屬。除了有選擇性之外，滲透氣流量Qs還與溫度、氣體的分壓強(qiáng)有關(guān)。在材料種類、溫度和氣體分壓強(qiáng)確定時(shí)，滲透氣流量Qs是個(gè)微小的定值。
(4)液體或固體蒸發(fā)的氣體流量QZPa·m3／s。空氣中水分或工藝中的液體在真空狀態(tài)下蒸發(fā)出來，這是在低真空范圍內(nèi)常常發(fā)生的現(xiàn)象。在高真空條件下，特別是在高溫裝置中，固體和液體都有一定的飽和蒸氣壓。當(dāng)溫度一定時(shí)，材料的飽和蒸氣壓是一定的，因而蒸發(fā)的氣流量也是個(gè)常量。
(5)大氣通過各種真空密封的連接處，通過各種漏隙通道泄漏進(jìn)入真空室的漏氣流量QLPa·m3／s。對(duì)于確定的真空裝置，漏氣流量QL是個(gè)常數(shù)。漏氣流量通�？赏ㄟ^所說的壓升率，即單位時(shí)間內(nèi)容器中的壓強(qiáng)增長(zhǎng)率Px來計(jì)算式(28)。
當(dāng)真空泵啟動(dòng)之后，真空系統(tǒng)即對(duì)被抽容器抽氣。此時(shí)，真空系統(tǒng)對(duì)容器的有效抽速若以Se表示，容器中的壓力以P表示，則單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)所排出的氣體流量即是SeP。容器中的壓強(qiáng)變化率為dP/dt，容器內(nèi)的氣體減少量即是V dP/dt。根據(jù)動(dòng)態(tài)平衡，可列出如下方程(29)。
這個(gè)方程稱為真空系統(tǒng)抽氣方程。式中V是被抽容器的容積，由于隨著抽氣時(shí)間t的增長(zhǎng)，容器內(nèi)的壓力P降低，所以容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化率dP/dt是個(gè)負(fù)值。因而V dP/dt是個(gè)負(fù)值，這表示容器內(nèi)的氣體減少量。放氣流量Qf，滲透氣流量Qs，蒸發(fā)的氣流量Qz和漏氣流量QL都是使容器內(nèi)氣體量增多的氣流量。SeP則是真空系統(tǒng)將容器內(nèi)氣體抽出的氣流量，所以方程中記為一SeP。
對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)、加工制造良好的真空系統(tǒng)，抽氣方程(29)中的放氣Qf滲氣Qs、漏氣QL和蒸氣Qz的氣流量都是微小的。因此抽氣初期(粗真空和低真空階段)真空系統(tǒng)的氣體負(fù)荷主要是容器內(nèi)原有的空間大氣。隨著容器中壓強(qiáng)的降低，原有的大氣迅速減少，當(dāng)抽空至1～10-1Pa時(shí)，容器中殘存的氣體主要是漏放氣，而且主要的氣體成分是水蒸汽。如果用油封式機(jī)械泵抽氣，則試驗(yàn)表明，在幾十～幾Pa時(shí)，還將出現(xiàn)泵油大量返流的現(xiàn)象。
更多新聞資訊
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源http://bu-dh.com |
