真空腔體中抽氣管道的設(shè)計原則

為一個工藝選擇真空泵時，工藝室和泵之間的抽氣管道可能和泵的選擇一樣重要。要使腔體抽氣速率達(dá)到大，需要筆直的抽氣管道(長度短)并使用直徑盡可能大的管道。

看起來似乎很簡單，但是這里有許多因素需要考慮。實際上，如果我們從物理學(xué)角度考慮，就可以明確哪些是關(guān)鍵因素。真空腔體

在穩(wěn)定狀態(tài)的條件下，如果抽氣管道內(nèi)沒有氣源(泄漏)或氣體減少(冷凝)，抽氣管道任何截面的質(zhì)量流量必須相同。簡單而言，進(jìn)入工藝室的氣體必須從泵出來。

已知氣體摩爾流量為M(公斤/摩爾)、抽氣速率為S(立方米/秒)、壓力為P(帕)、溫度為T(開爾文)，則質(zhì)量流量計算如下：

質(zhì)量流量(公斤/秒)=(M*P*S)/(Ro*T)

Ro=通用氣體常數(shù)

對于大多數(shù)抽氣系統(tǒng)而言，訂制真空腔體，氣體溫度(T)在抽氣管道中不會顯著減少，訂制真空腔體價格，而且可以合理地假定為恒定的。

在此情況下，抽氣管道任何截面(P*S)的乘積(稱為通量)相同。真空腔體

由于抽氣管道的壓力差是氣體流動的推動力，可見壓力(P)必須在工藝室中為高值，在泵入口為低值。

由于我們假定通量恒定，可見抽氣速率(S)在工藝室為小值，在泵入口為大值(等于泵速)。

真空腔體的主要作用

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真空腔體是保持內(nèi)部為真空狀態(tài)的容器，真空腔體的制作要考慮容積、材質(zhì)和形狀。不銹鋼是目前超高真空系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)材料。其中300系列不銹鋼(表1)是含Cr10%——20%的低碳鋼，具有優(yōu)良的抗腐蝕性、放氣率低、無磁性、焊接性好、導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率低、能夠在-270——900℃工作等優(yōu)點，在高真空和超高真空系統(tǒng)中，應(yīng)用廣泛。

真空腔體中抽氣管道的設(shè)計原則

工藝室的抽氣速率將低于泵入口的抽氣速率，相差多少取決于抽氣管道的屬性(例如長度和尺寸)。盡量降低工藝室和泵入口之間的壓力差就可以使抽氣速率損失減到少。

顯然，抽氣管道的屬性對于性能十分關(guān)鍵。此時還需要考慮其它因素：流導(dǎo)。

我們采用流導(dǎo)(阻力的倒數(shù))這一術(shù)語來定義“管道傳遞流動的能力”。流導(dǎo)的計量單位是每單位時間的體積并且和抽氣速率的單位相同。工藝室抽氣速率(S)可用抽氣管道流導(dǎo)(C)和應(yīng)用泵速(Sp)計算，如下所示：

S = (Sp*C)/(Sp C)

當(dāng)C遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Sp時，則S近似為Sp；當(dāng)Sp遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C時，則S近似為C。真空腔體

工藝室的抽氣速率始終低于應(yīng)用泵速而且低于抽氣管道中部件的小流導(dǎo)(通常為小直徑)。

在某種程度上管道短而粗是好的

采用短的大直徑抽氣管道盡量提高管道流導(dǎo)是不錯的做法，訂制真空腔體廠家，但只限于當(dāng)抽氣速度S接近泵速(Sp)極值的情況。

除此之外，通過增加管道直徑(成本也會相應(yīng)增加)來增加流導(dǎo)并不能顯著提高工藝室抽氣速率；換而言之，訂制真空腔體多少錢，如果抽氣管道流導(dǎo)受限并且由于物理因素不能增加，當(dāng)(S)接近管道流導(dǎo)(C)極值，一味通過增加應(yīng)用泵速來提高工藝抽氣速度也是不經(jīng)濟(jì)的。

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