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 |
真空常識 |
|
| 真空單位換算 |
unit |
帕
Pa |
托
Torr |
微米汞柱
μmHg |
微巴
μbar |
毫巴
mbar |
大氣壓
atm |
工程大氣壓
am |
英寸汞柱
inHg |
磅/英寸2
lb/in2 |
|
1 |
7.5
×10-3 |
7.5 |
10 |
10-2 |
|
1.0197
×105 |
2.953
×10-4 |
1.450
×10-4 |
|
133.32 |
1 |
103 |
1333.2 |
1.3332 |
1.31579
×10-3 |
1.3595
×10-3 |
3.937
×10-2 |
1.934
×10-2 |
|
0.13332 |
10-3 |
1 |
1.3332 |
1.3332
×10-3 |
1.31579
×10-6 |
1.3595
×10-6 |
3.937
×10-5 |
1.934
×10-5 |
|
10-1 |
7.5
×10-4 |
7.5
×10-1 |
1 |
10-3 |
9.86923
×10-7 |
1.0197
×10-6 |
2.953
×10-5 |
1.450
×10-5 |
|
102 |
|
7.5
×102 |
103 |
1 |
9.86923
×10-4 |
1.0197
×10-3 |
2.953
×10-2 |
1.450
×10-2 |
|
101325 |
760 |
760×103 |
1013.25
×103 |
1013.25 |
1 |
1.0333 |
29.921 |
14.696 |
|
98066.3 |
735.56 |
735.56
×103 |
980663 |
980663
×10-3 |
0.967839 |
1 |
28.959 |
14.223 |
|
3386 |
25.4 |
25.4×103 |
3.386×104 |
33.86 |
3.342
×10-2 |
3.453
×10-2 |
1 |
4.912
×10-1 |
|
6895 |
51.715 |
51.715
×103 |
6.895×104 |
68.95 |
6.805
×10-2 |
7.031
×10-2 |
2.086 |
1 |
|
| 飽和水蒸汽的壓力與溫度的關系 |
溫度℃
水蒸氣壓力 MPa
相應真空度 MPa |
22
0.00264
0.09869 |
24
0.00298
0.09835 |
26
0.00336
0.09797 |
28
0.00378
0.09755 |
30
0.00424
0.09709 |
32
0.00475
0.09658 |
34
0.00532
0.09601 |
36
0.00594
0.09539 |
38
0.00662
0.09471 |
40
0.00738
0.09395 |
溫度℃
水蒸氣壓力 MPa
相應真空度 MPa |
42
0.00820
0.09313 |
44
0.00910
0.09223 |
46
0.01009
0.09124 |
48
0.01116
0.09017 |
50
0.01234
0.08899 |
52
0.01361
0.08772 |
54
0.01500
0.08633 |
56
0.01651
0.08482 |
58
0.01815
0.08318 |
60
0.01992
0.08141 |
溫度℃
水蒸氣壓力 MPa
相應真空度 MPa |
62
0.02184
0.07949 |
64
0.02391
0.07742 |
66
0.02615
0.07518 |
68
0.02856
0.07277 |
70
0.03116
0.07017 |
72
0.03396
0.06737 |
74
0.03696
0.06437 |
76
0.04019
0.06114 |
78
0.04365
0.05768 |
80
0.04736
0.05397 |
溫度℃
水蒸氣壓力 MPa
相應真空度 MPa |
82
0.05133
0.05000 |
84
0.05557
0.04576 |
86
0.06011
0.04122 |
88
0.06495
0.03638 |
90
0.07011
0.03122 |
92
0.07561
0.02572 |
94
0.08146
0.01987 |
96
0.08769
0.01364 |
98
0.09430
0.00703 |
100
0.10133
0 |
溫度℃
水蒸氣壓力 MPa |
102
0.10878 |
104
0.11668 |
106
0.12504 |
108
0.13390 |
110
0.14327 |
112
0.15316 |
114
0.16362 |
116
0.17465 |
118
0.18628 |
120
0.19854 |
溫度℃
水蒸氣壓力 MPa |
122
0.21145 |
124
0.22504 |
126
0.23933 |
128
0.25435 |
130
0.27013 |
132
0.27831 |
134
0.30407 |
136
0.32229 |
138
0.34138 |
140
0.36138 |
|
| 真空計算常用公式 |
1、玻義爾定律體積V，壓強P，P·V＝常數（一定質量的氣體，當溫度不變時，氣體的壓強與氣體的體積成反比。即P1/P2＝V2/V1）
2、蓋·呂薩克定律當壓強P不變時，一定質量的氣體，其體積V與絕對溫度T成正比：（V1/V2＝T1/T2＝常數）當壓強不變時，一定質量的氣體，溫度每升高(或P降低)1℃，則它的體積比原來增加(或縮小)1/273。
3、查理定律當氣體的體積V保持不變，一定質量的氣體，壓強P與其他絕對溫度T成正比，即：P1/P2＝T1/T2在一定的體積下，一定質量的氣體，溫度每升高(或降低)1℃，它的壓強比原來增加(或減少)1/273。
4、平均自由程：λ＝(5×10-3)/P (cm)
5、抽速：S＝dv/dt (升/秒)或 S＝Q/PQ＝流量(托·升/秒) P＝壓強(托) V＝體積(升) t＝時間(秒)
6、通導： C＝Q/(P2-P1) (升/秒)
7、真空抽氣時間：對于從大氣壓到1托抽氣時間計算式： t＝8V/S (經驗公式)（V為體積，S為抽氣速率，通常t在5~10分鐘內選擇。）
8、維持泵選擇：S維＝S前/10
9、擴散泵抽速估算：S＝3D2 (D＝直徑cm）
10、羅茨泵的前級抽速：S＝(0.1~0.2)S羅 (l/s)
11、漏率：Q漏＝V(P2-P1)/(t2-t1)Q漏－系統漏率(mmHg·l/s)V－系統容積(l)P1－真空泵停止時系統中壓強(mmHg)P2－真空室經過時間t后達到的壓強(mmHg)t－壓強從P1升到P2經過的時間(s)
12、粗抽泵的抽速選擇：S＝Q1/P預 (l/s)S=2.3V·lg(Pa/P預)/tS－機械泵有效抽速Q1－真空系統漏氣率(托·升/秒)P預－需要達到的預真空度(托)V－真空系統容積(升)t－達到P預時所需要的時間Pa－大氣壓值(托）
13、前級泵抽速選擇：排氣口壓力低于一個大氣壓的傳輸泵如擴散泵、油增壓泵、羅茨泵、渦輪分子泵等，它們工作時需要前級泵來維持其前級壓力低于臨界值，選用的前級泵必須能將主泵的最大氣體量排走，根據管路中，各截面流量恒等的原則有：PnSg≥PgS 或 Sg≥Pgs/PnSg－前級泵的有效抽速(l/s)Pn－主泵臨界前級壓強(最大排氣壓強)(l/s)Pg－真空室最高工作壓強(托)S－主泵工作時在Pg時的有效抽速。(l/s)
14、擴散泵抽速計算公式：S＝Q/P＝(K·n)/(P·t)(升/秒)式中：S－被試泵的抽氣速率(l/s)n－滴管內油柱上升格數(格)t－油柱上升n格所需要的時間(秒)P－在泵口附近測得的壓強(托)K－滴管系數(托·升/秒)K＝V0·(L/n)·(Υ0/Υm)+Pa△Vt其中V0－滴管和真空膠管的原始容積(升)L－滴管刻度部分的長度(mm)n－滴管刻度部分的格數(格)Υ0－油的比重(克/厘米3)Υm－汞的比重(克/厘米3)Pa－當地大氣壓強(托)△Vt－滴管的刻度上的一格的對應的容積(升/格)
15、旋片真空泵的幾何抽速計算公式：S＝πZnLKv(D2-d2)/(24×104) (l/s)式中：Z為旋片數，n為轉速(轉/分)，L為泵腔長度，D為泵腔直徑，d為轉子直徑(cm)，Kv為容積利用系數(一般取95％)。
16、O型橡膠槽深B＝0.7DD為橡膠直徑，槽寬C＝1.6B
17、方形橡膠槽深B＝0.8AA為方形橡膠邊長，槽寬C＝1.67B
選用真空泵時，需要注意下列事項：1、真空泵的工作壓強應該滿足真空設備的極限真空及工作壓強要求。如：真空鍍膜要求1×10-5mmHg的真空度，選用的真空泵的真空度至少要5×10-6mmHg。通常選擇泵的真空度要高于真空設備真空度半個到一個數量級。 2、正確地選擇真空泵的工作點。每種泵都有一定的工作壓強范圍，如：擴散泵為10-3~10-7mmHg，在這樣寬壓強范圍內，泵的抽速隨壓強而變化，其穩定的工作壓強范圍為5×10-4~5×10-6mmHg。因而，泵的工作點應該選在這個范圍之內，而不能讓它在10-8mmHg下長期工作。又如鈦升華泵可以在10-2mmHg下工作，但其工作壓強應小于1×10-5mmHg為好。 3、真空泵在其工作壓強下，應能排走真空設備工藝過程中產生的全部氣體量。 4、正確地組合真空泵。由于真空泵有選擇性抽氣，因而，有時選用一種泵不能滿足抽氣要求，需要幾種泵組合起來，互相補充才能滿足抽氣要求。如鈦升華泵對氫有很高的抽速，但不能抽氦，而三極型濺射離子泵，（或二極型非對稱陰極濺射離子泵）對氬有一定的抽速，兩者組合起來，便會使真空裝置得到較好的真空度。另外，有的真空泵不能在大氣壓下工作，需要預真空；有的真空泵出口壓強低于大氣壓，需要前級泵，故都需要把泵組合起來使用。 5、真空設備對油污染的要求。若設備嚴格要求無油時，應該選各種無油泵，如：水環泵、分子篩吸附泵、濺射離子泵、低溫泵等。如果要求不嚴格，可以選擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達到清潔真空要求。 6、了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆粒灰塵，有無腐蝕性等。選擇真空泵時，需要知道氣體成分，針對被抽氣體選擇相應的泵。如果氣體中含有蒸氣、顆粒、及腐蝕性氣體，應該考慮在泵的進氣口管路上安裝輔助設備，如冷凝器、除塵器等。 7、真空泵排出來的油蒸氣對環境的影響如何。如果環境不允許有污染，可以選無油真空泵，或者把油蒸氣排到室外。 8、真空泵工作時產生的振動對工藝過程及環境有無影響。若工藝過程不允許，應選擇無振動的泵或者采取防振動措施。 9、真空泵的價格、運轉及維修費用。
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