真空爐抽氣時(shí)間是怎么計算的

真空爐真空系統的配置和抽氣速度是有一定費標準和計算方法的，根據真空系統的使用目的而決定所需的真空度和抽氣時(shí)間，然后選擇合適的真空泵。本節介紹不同真空范圍內的抽氣時(shí)間計算。

1、大氣壓-低真空領(lǐng)域的抽氣時(shí)間計算

　　這里所指的低真空領(lǐng)域，是指真空度在100 KPa至0.2 KPa，低真空領(lǐng)域真空腔體和泵的連接管內，氣體分子是黏性流時(shí)，抽氣時(shí)間可以通過(guò)初期壓強p1、到達壓強p2、抽氣速度S和容積V(含配管)來(lái)計算。



　　式中　p1———初期壓強(大氣壓)[Pa]；

　　p2———到達壓強[Pa]；

　　t———抽氣時(shí)間[min]；

　　V———容積[L]；

　　Se———實(shí)際抽氣速度[L/min]。

　　考慮到導管和閥門(mén)的瓶頸效應，實(shí)際抽氣速度大致可以估算為理論抽氣速度的80%。

2、中真空領(lǐng)域的抽氣時(shí)間計算

　　這里所指的高真空至超高真空領(lǐng)域，是指真空度在200 Pa 至 0.2Pa之間，中真空領(lǐng)域導管內的氣體分子，處于黏性流和分子流的中間狀態(tài)，不能單純地像低真空或下面第三章節講解的高真空那樣簡(jiǎn)單地計算。一般情況下，通過(guò)兩種方式分別計算抽氣時(shí)間，然后取計算值較大的結果。

　　真空抽氣要考慮的要素：

　　(1)到達真空度；

　　(2)抽氣速度；

　　(3)導通率；

　　(4)實(shí)際抽氣速度；

　　(5)氣體放出率；

　　(6)漏率。

　　用真空泵對真空腔體抽氣時(shí)，初腔體內的壓強迅速降低，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后壓強下降變緩，并且趨于一個(gè)恒定值。導致這種現象的主要原因是材料的表面放氣。如圖1所示，壓強變化的不同領(lǐng)域，分別稱(chēng)之為空間抽氣和表面抽氣。為了進(jìn)一步提高真空度，通常采用的對策如下：



圖1  壓強和抽氣時(shí)間的關(guān)系

　　(1)選擇表面放出氣體少的材料；

　　(2)通過(guò)電解拋光等手段，減小材料表面積，繼而減少氣體分子的吸附

　  (3)對腔體進(jìn)行烘烤，促進(jìn)表面吸附氣體的放出。

3、高真空-超高真空領(lǐng)域的抽氣時(shí)間計算

　　這里所指的高真空至超高真空領(lǐng)域，是指真空度在0.2Pa以下，對于高真空領(lǐng)域，要充分考慮容器壁以及容器內物體的氣體放出，因此，抽氣時(shí)間和抽氣速度的計算方法和低真空領(lǐng)域不同。



　　式中　p(t)———到達壓強；

　　Se———實(shí)際抽氣速度；

　　Ql———腔體漏氣量；

　　Qg(t)———腔體內部放出氣體量；

　　p0———初期壓強。

　　氣體的放出量Qg(t)隨著(zhù)時(shí)間t而減少。計算開(kāi)始時(shí)，假定一個(gè)抽氣時(shí)間，根據當時(shí)的放氣量來(lái)求得到達的真空度。如果計算結果p(t)和所需的真空度不一致，則重新假定時(shí)間，根據新假設時(shí)間的氣體放出量再次計算。不斷重復，終讓p(t)在所需的真空范圍內。

　　高真空領(lǐng)域的抽氣時(shí)間計算遠比低真空領(lǐng)域復雜。真空腔體的內表面經(jīng)過(guò)酒精清洗和150～200℃烘烤處理的兩種情況下，后者的氣體放出會(huì )減少10%左右，因此使用同樣的抽氣泵所能到達的真空度也會(huì )更高一些。

　　真空腔體內的部件形狀和材質(zhì)也極大地影響到達的真空度和抽氣時(shí)間。如果使用了樹(shù)脂類(lèi)材料，則到達的真空度會(huì )比單純考慮金屬表面的氣體放出要差2～3個(gè)數量級。內部使用螺釘時(shí)，螺紋部殘留的氣體隨著(zhù)抽氣時(shí)間緩慢放出。為了加速螺紋部的氣體放出，要在螺釘中心穿孔，或在螺紋側面開(kāi)一個(gè)出氣孔(圖2)。因此，內部構造越復雜，影響真空的因素就越多，要獲得高真空，設計上就更需要經(jīng)驗。



圖2 螺紋部的抽氣示意圖