真空系统设计 - 图文

东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之六

真空系统设计

主讲人：王继常

东北大学

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?1.真空系统的组成?2.真空技术基本方程

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?3.真空系统的设计计算?4.气体流动状态的判别

?5.流导的计算?6.抽气时间的计算?7.真空密封

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1.真空系统的组成

?1.1 真空系统的概念?1.2 真空系统的组成元件

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?1.3 真空系统示意图?1.4 高真空系统

?1.5 真空系统设计的基本内容

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1.1 真空系统的概念

?什么是真空系统？

用一句话来概括，真空系统就是用来获得有特定要求的真空度的抽气系统。

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1.2 真空系统的组成元件

一个较完善的真空系统由下列元件组成：

1．抽气设备：例如各种真空泵；2．真空阀门；3．连接管道；4真空测量装置：例如真空压力表、各种规管；5．其它元件：例如捕集器、除尘器、真空继电器规头、储气罐等。

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2.真空技术基本方程

?2.1 真空系统的最主要性能参数：

极限真空度和有效抽速

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?2.2 流导的定义?2.3 真空技术基本方程

?2.4 真空技术基本方程在真空系统设计中

的意义

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2.1 真空系统的最主要性能参数：

极限真空度和有效抽速

真空系统的极限真空度是指在没有外加负荷的情况下,经过足够长时间的抽气后,系统所能达到的最低压力。

真空系统对容器的有效抽速是指在容器出口处的压力下,单位时间内真空系统能够从被抽容器中所抽除的气体体积。真空系统对容器的有效抽速不仅取决于真空泵的抽速,也取决于真空系统管路对气体的导通性能,即所说的流导。

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2.2 流导的定义

?流导的定义是:在单位压差下,流经管路的气流

量的大小。用一个数学式子来表示,即:

QC?P1?P2真

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式中C—管路的流导, ;Qms—流经管路的

3Pa?ms气流量, ;P1、P2—分别是管路的入口

压力和出口压力,Pa。

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2.3 真空技术基本方程

111??SeCSp真空系统设计

可以改写为:C?SpSe?C?SpSp(a)或Se?Sp1?CC(b)或Se?C1?Sp(c)14

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2.4 真空技术基本方程在真空系统设计中的意义

?从方程(2b)可以看出:如果管路的流导C远大于

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泵的抽速Sp,则Sp/C的值远小于1,此时真空系统对容器的有效抽速Se≈ Sp。这就是说为了充分发挥泵对容器的抽气作用,在设计真空系统管路时,应使管路的流导尽可能大一些。因此真空管路应该粗而短,切不可细而长。这是设计连接管道时的一条重要原则。相反,如果管路的流导C远小于泵的抽速Sp,则C/ Sp的值远小于1,从方程(2c)可以看出,此时真空系统对容器的有效抽速Se≈C,这就是说,在这种情况下,选择多大的泵都没有用,都不能提高泵对容器的有效抽速。

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3.真空系统的设计计算

?3.1 主泵?3.2 配泵

?3.3 储气罐和维持泵

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?3.4 真空系统设计中应该注意的问题?3.5 真空系统的典型形式?3.6 真空系统的结构设计?3.7 真空系统操作规则

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3.1 选主泵

选主泵要考虑两个方面,一是选择主泵的类型,二是确定主泵抽速的大小。3.1.1 主泵的类型

确定主泵类型的依据:

(1) 根据被抽容器所要求达到的极限真空度和工作真空度。一般选取主泵的极限真空度稍高于被抽容器所要求的极限真空度(如高半个数量级)。每一种泵都有其最佳工作压强范围,应保证将被抽容器的工作真空度选在主泵的最佳抽速压强范围内。各种真空泵的工作压强范围见图11。

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东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之六(2)根据被抽气体的种类,每种气体所占的比例以及气体中所夹杂的灰尘情况。

为此,应当对各种真空泵的性能及使用特点进行了解。

(3)根据初次投资和日常运转维护费用。

当两种类型以上的泵都适合选用时,则要根据经济指标来确定主泵。在比较经济指标时,要从整套真空系统来考虑。

如图12是油扩散泵、油增压泵、罗茨泵系统单位抽气速率(L/s)的价格与入口压强间的关系曲线。图13是单位抽气速率(L/s)的输入功率与入口压强的关系曲线。

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