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。
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%。
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。
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
電話(huà)
微信掃一掃