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真空技术常用公式 # ^: e5 W4 C6 {
7 h/ ?' r# w) |( R6 e$ Y2 ?& j& p0 I) o" E# B) S2 Y' P' P; I& ^7 D0 Y
% R+ d2 D. w: M( _* W- O$ ~* U
1、玻义尔定律9 O/ @ e7 p8 D# q+ v+ j
, d) s s' R% F, n体积V,压强P,P·V=常数
/ J2 v5 [8 Z* [9 ?一定质量的气体,当温度不变时,气体的压强与气体的体积成反比。 & C( l, L+ g' ^/ _* h
即P1/P2=V2/V1
1 H& }) Q9 @* s! H
2 Z0 H+ W8 |5 [. A! p
" O6 P! Z" V4 [ 2、盖·吕萨克定律
# W: C1 O7 \+ i: H- K: F; L* C* y' z/ i4 T' ?
当压强P不变时,一定质量的气体,其体积V与绝对温度T成正比: / {( p, G4 M. [# `. k! z( r
V1/V2=T1/T2=常数
4 b; E2 ~8 M: R- X( H4 B当压强不变时,一定质量的气体,温度每升高(或P降低)1℃,则它的体积比原来增加(或缩
! k& I: B {' m% V0 H; i小)1/273。 , b0 B" r* f! e. Z
8 L. Y! D8 G @- F$ F
4 u: v9 D3 r* A6 D% l! r
3、查理定律 / K/ d Z1 m- t( J+ J
. S: X( Y' h5 N: l% I8 H' J* ?
当气体的体积V保持不变,一定质量的气体,压强P与其他绝对温度T成正比,即: + z0 P) @% n5 m) d* V/ i
P1/P2=T1/T2
& `( k% Q4 F* ?+ h在一定的体积下,一定质量的气体,温度每升高(或降低)1℃,它的压强比原来增加(或减
* [; l- x$ }6 B少)1/273。 3 |& ~7 U7 g/ b3 s! o6 x1 N! d
" K9 y0 l5 g# j f/ j* D: E4 a4 u3 w. ?8 ]& E. q' N
4、平均自由程:
0 G# E+ R$ v: k% Q# {0 q. K3 M$ ]* R$ J1 O7 B; h/ r$ [6 I# e! q
λ=(5×10-3)/P (cm) 9 o( y1 r @) y% \: t
0 G% j+ @8 t# w8 J" o
, c) Q, k; v& l2 { 5、抽速:
9 Q' |4 B6 c! k
" I" k8 G2 b" Z; T. A A% ?5 B
4 X" b% b+ ~: x! i% z) j1 v; n$ sS=dv/dt (升/秒)或 S=Q/P / u6 }3 d1 r3 z3 M( q: Y
Q=流量(托·升/秒) P=压强(托) V=体积(升) t=时间(秒)
, }9 {3 O2 X9 _8 @5 N7 v' G- _: Q' L0 s) z+ `* b! N8 c
9 ~' T, t9 W1 ~6 b. b
6、通导:. j# f( i! |0 ^# I$ c; }+ j
8 x- x6 c5 t' p! F9 O6 ?! x' H
$ h$ K8 ?# K9 l9 x, s; d
C=Q/(P2-P1) (升/秒)
6 z G' h6 [& \# `
7 k+ V8 O6 V2 J8 z5 e# u B5 D" l! ]+ [1 i1 p+ g0 [
7、真空抽气时间: 2 U; j: |) P2 E6 q* D# j
4 j. ^. k1 X Z* W) H; b- k- C
对于从大气压到1托抽气时间计算式:
; @$ ~; G5 ?! _8 L9 H0 E3 Lt=8V/S (经验公式) : ]: g. z7 I3 z: H) P
V为体积,S为抽气速率,通常t在5~10分钟内选择。 2 X) e8 U( x/ a8 W* C; J' b
6 F7 D9 @) [+ W" \7 H) h. G: w
8 y3 E( ?% K9 w' S2 O# x. g
8、维持泵选择:
5 O6 B2 M7 `6 c& N: I, \( n
# H7 d1 a( f" t4 U# I$ E2 vS维=S前/10
: r% K6 \6 v, d' W
9 v! b1 d8 V7 k; b8 p& `# ~8 T t. `0 t' d, o$ k8 J, S
9、扩散泵抽速估算: 0 d+ P. e! `# s+ W* q* d, g \
}/ }- ^# n" [# q
S=3D2 (D=直径cm)
+ _3 }4 a# c# r: q% L; c5 m' m# z
- p: W* f a5 C9 ]' U: `/ Y% j6 B0 M/ Y" E0 p3 T5 G; D
10、罗茨泵的前级抽速: 7 V) z: S" D3 A, _
8 @4 M9 d0 O: n+ }5 H9 I0 Q8 MS=(0.1~0.2)S罗 (l/s) l5 h, V( D# l/ e
4 z8 ~" { @3 F* O% `, y
" A. e5 X9 v% i% I/ k7 o0 o
11、漏率: ; Y3 e6 e; v! T
1 `3 J4 {6 I$ S& G
7 j, J8 s% C& y1 {: U
Q漏=V(P2-P1)/(t2-t1)
s) c% W% r/ D+ ?( s/ q1 {Q漏-系统漏率(mmHg·l/s)
& b+ E' m4 p. i0 L
) ~' y8 K- S# n% B4 l# l' E! N
! D W* l3 x7 i& @& e6 @V-系统容积(l)
) S1 q: N2 V7 @P1-真空泵停止时系统中压强(mmHg)
9 e2 V. W0 \3 ]0 X) H3 CP2-真空室经过时间t后达到的压强(mmHg)
4 R* o0 e& [9 S9 ^2 }) Ht-压强从P1升到P2经过的时间(s)
9 v2 ?5 Z/ f. l$ l% w
3 x! B# ?% E4 M* Z( q
: T" O% k2 H) m( k+ q0 `/ w7 f12、粗抽泵的抽速选择:
3 Y% v* X: i) C& S% f0 L
% u) i# L5 u. i7 `. ~9 o$ q4 ^" L# o% zS=Q1/P预 (l/s) a- Y j$ i! C' p0 B, z' o9 i
S=2.3V·lg(Pa/P预)/t ' N- |9 R! a' b* \2 ]
S-机械泵有效抽速
7 w6 j% o4 y7 D7 i4 f6 ^Q1-真空系统漏气率(托·升/秒)
+ d6 R7 t0 q& I. f1 `% uP预-需要达到的预真空度(托)
3 c" W4 K9 i# b+ C6 _$ \" o0 q3 mV-真空系统容积(升)
: ~; L8 Y k4 L! K+ g& I! Jt-达到P预时所需要的时间
9 N$ U1 g3 ~9 I. {# D pPa-大气压值(托) 9 x6 S3 ?* X4 E* i5 H
% G6 X A+ i7 T+ I! B' l0 \$ e8 ^. Q! W
& t( v' K* q, ]7 n) @
13、前级泵抽速选择:
/ }7 B' F1 c0 ` w6 p$ b! Z# h4 C8 S. w
排气口压力低于一个大气压的传输泵如扩散泵、油增压泵、罗茨泵、涡轮分子泵等,它们工作时需要前级泵来维持其前级压力低于临界值,选用的前级泵必须能将主泵的最大气体量排走,根据管路中,各截面流量恒等的原则有:
/ B; H( H0 ]& e* t% Q. Y6 x7 P6 i9 }9 Y# I6 {
- Z; ?, z9 z! ~( pPnSg≥PgS 或
: G& o1 @) } D" L) U& t( {5 CSg≥Pgs/Pn
) m- b* s* M7 |* n" W: dSg-前级泵的有效抽速(l/s)
9 Q, [, {( N8 q* RPn-主泵临界前级压强(最大排气压强)(l/s)
, n. t. F3 a7 z7 rPg-真空室最高工作压强(托) e! r, y6 T8 _9 V* _" a
S-主泵工作时在Pg时的有效抽速。(l/s) 6 a8 l- s* G# }- t2 U5 V" @
5 O+ D7 C& o8 n0 P( X% R. h. u8 P/ }8 ?0 q( F% O, M
14、扩散泵抽速计算公式:
* N2 u0 t0 [: c0 R) k
9 A9 R/ K* x: N- c1 U& u& aS=Q/P=(K·n)/(P·t)(升/秒)
4 S2 w! P* E$ L* V) p式中:S-被试泵的抽气速率(l/s) ' x6 J/ J3 [( e8 y
n-滴管内油柱上升格数(格)
?. P( K. D3 [8 s7 qt-油柱上升n格所需要的时间(秒)
- {4 ]+ X' T' ]3 X5 LP-在泵口附近测得的压强(托) - d+ y" i* f( J4 G' N5 f
K-滴管系数(托·升/秒)
; S$ X: g4 ]; g) D) C+ H, M: c# G0 k
+ G! q) X' k0 a" d; g
K=V0·(L/n)·(Υ0/Υm)+Pa△Vt % y, P# n' E2 z a1 O) `$ Q; Q! b
6 y! o- Y( x& q, I
+ ]+ e/ }4 O# j8 {其中V0-滴管和真空胶管的原始容积(升) & j) K# A0 K& C3 y! _0 b
L-滴管刻度部分的长度(mm)
) l- F5 p, q! G4 {; A) Z) dn-滴管刻度部分的格数(格) ( Q0 k* J) X4 V' K Y- x
Υ0-油的比重(克/厘米3)
* U) Q5 \5 s4 LΥm-汞的比重(克/厘米3) : U5 [0 U! j5 Y
Pa-当地大气压强(托) ! y# @: d: Z' Z0 a0 @+ S% T
△Vt-滴管的刻度上的一格的对应的容积(升/格)
2 f, M# |( t- O/ @- c* l3 t# d7 K& i
4 m; N% ]* J0 T8 b( H% G v6 k
15、旋片真空泵的几何抽速计算公式: 2 p/ R5 y* |0 n F6 x7 F" l! U, m) O
3 c& F9 C$ B4 R
S=πZnLKv(D2-d2)/(24×104) (l/s) . X' ^8 J: {) p) ~. j
+ `# n' U) _, ^
Q$ O3 n2 m0 ]/ M+ T式中:Z为旋片数,n为转速(转/分),L为泵腔长度,D为泵腔直径,d为转子直径(cm),Kv 为容积利用系数(一般取95%)。 & e0 A6 Z: r/ ?" h! |# M0 u
6 u% Z, I: x# `+ b3 Q/ k9 b# j1 f- X( g
/ Z5 N& k- z. z/ z$ C2 ]
16、O型橡胶槽深B=0.7D ) s7 _, k! {5 Y0 ^: m% ~! \
5 Z0 w! u- ~% j1 `
D为橡胶直径,槽宽C=1.6B 4 b% I5 x6 [! y" K2 Q
# b7 [4 l p3 q$ _6 V
) E: |& w7 B' `+ E# h8 a9 A 17、方形橡胶槽深B=0.8A $ }% B8 r9 R7 o
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