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真空泵的選擇說明

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1×10-5
mmHg的真空度,選用的真空泵的真空度**少要5×10-6
mmHg。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10-3~10-7
mmHg,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
~5×10-6
mmHg。因而,泵的工作點應該選在這個范圍之內,而不能讓它在10-8
mmHg下長期工作。又如鈦升華泵可以在10-2
mmHg下工作,但其工作壓強應小于1×10-5
mmHg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。 
水環式真空泵的選擇 
一、泵類型的確定 
  泵的類型主要由工作所需的氣量、真空度或排氣壓力而定。   泵工作時,需要注意以下兩個方面: 
? 盡可能要求在高效區內,也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區域內運行。  
應避免在**大真空度或**大排氣壓力附近運行。在此區域內運行,不僅效率極低,而且工作很不穩定,易產生振動和噪音。對于真空度較高的真空泵而言,在此區域之內運行,往往還會發生汽蝕現象,產生這種現象的明顯標志是泵內有噪音和振動。汽蝕會導致泵體、葉輪等零件的損壞,以致泵無法工作。根據以上原則,當泵所需的真空度或氣體壓力不高時,可優先在單級泵中選取。如果真空度或排氣壓力較高,單級泵往往不能滿足,或者,要求泵在較高真空度情況下仍有較大氣量,即要求性能曲線在較高真空度時較平坦,可選用兩級泵。如果真空度要求在-710mmHg以上,可選用水環-大氣泵或水環-羅茨真空機組作為抽真空裝置。 二、根據系統所需的氣量選擇真空泵 
  初步選定了泵的類型之后,對于真空泵,還要根據系統所需的氣量來選用泵的型號。 關于真空泵的抽速選擇及抽氣時間計算可參照我公司網頁 真空計算公式。   
  面對各種型式的水環式真空泵及壓縮機,我們特將其各自特點收集如下,以利于用戶選型

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**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**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/P 
Q=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)/t S-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**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/Pn 
Sg-前級泵的有效抽速(l/s) 
Pn-主泵臨界前級壓強(**大排氣壓強)(l/s) Pg-真空室**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=0.7D 
D為橡膠直徑,槽寬C=1.6B 
17、方形橡膠槽深B=0.8A 
A為方形橡膠邊長,槽寬C=1.67B 

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