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1.11.1 有关真空泵和真空系统的基本概念

1.11.1.1 真空泵的参量

(1) 极限压强 极限压强又称极限真空。它是指真空系统中(泵本身除外)在无漏气 的情况下,经过长时间抽气以后泵可能达到的最低压强。此时的真空度亦称极限真空度。 这个最低压强决定了泵能有限地使用各种抽气方式的压强范围的低压界限。

(2) 抽速 抽速亦称抽气速率,是指单位时间内抽气装置在泵入口压强下从系统中 抽出的气体体积。通常用符号Sp表示。

     (1-155)

式中 Sp–抽气速率,m3/s或m3/h,L/s

 dV–dt瞬时的抽气体积,m3或L

因为抽速总是与一定的吸入状态有关,所以表示抽速时,应注明泵入口所对应的压 强。一般如不单独说明,抽速都是指对应吸入状态下的最大抽速。

(3)流量 真空泵的流量定义为抽速与泵入口压强的乘积。通常流量用符号qv表示:

qv=pSp 或       (1-156)

式中 qv–真空泵的流量,Pa·m3/s

图1-79 容器与泵间的流动

应该指出,真空泵用于真空系统抽气时均采用管道 联接真空泵与真空系统。此时管道对气体流动产生阻 力,亦即在管道的两端(真空系统与泵进口间)产生压降。 显然真空系统的抽速与真空泵的抽速是不同的。如图 1-79所示,稳定操作时,根据连续性方程,真空系统的 流量q′与泵的流量qp相等,即:

q′=qp=qv

根据流量定义,则有:

qv=Sp=SpPp     (1-157)

式中 S、Sp–分别为容器与泵的抽速

 p、pp–分别表示对应的压强 因为管道压降的存在,故容器内的压强必然大于泵的压强,即:

p>pp

S<Sp

即真空泵的抽速应大于真空系统所需的抽速。

通常可根据真空系统所需的抽速S来求取泵的抽速Sp。为导出两者间的关系,有必 要引入流导与流阻的概念。

流导即导管或孔口单位时间内对气体的通导能力,一般可用符号C表示,单位与体 积流量相同(m3/s)。流导的倒数称为流阻,流阻表示真空系统管道对流体的阻力。表示 流阻的通式为:

     (1-158)

真空系统的抽速S与真空泵的抽速Sp的关系可按下式导出:

     (1-159)

由式(1-158)得:

     (1-160)

用式(1-159)代入式(1-158),得:

     (1-161)

上式亦可称为真空技术的基本方程。它表明在一般情况下,真空系统的有效抽速永 远小于泵的抽速,只有在流导相当大的情况下(即C>>Sp),才有S≈Sp

(4) 真空产生率 真空产生率表示单位时间内泵所抽吸气体的质量。

(5) 起始压强 真空泵的起始压强是表示泵正常工作的压强。不同的泵有不同的起 始压强,有的泵在大气压下就能正常工作,有的则必须在一定的真空度下才可以正常工 作。

(6) 最大排气压强 最大排气压强又称临界反压强。它表示泵正常工作所允许的排 气压强。当泵出口压强超过此值时,泵便失去抽气能力。