正航仪器技术详细介绍真空系统的设计
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。
(1)主泵类型的确定
确定主泵类型的依据是：
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1l。
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。例如：油封式机械真空泵能够直接向大气中排气，即可以单独抽空，又可以作为某些泵的前级泵。在无气镇装置的情况下，该泵只适用于抽除干燥气体、当带有气镇装置时，也可以抽除含有少量水蒸气的气体，不适合抽除有爆炸性的气体，对金属有腐蚀性的气体，以及含有颗粒灰尘的气体。再如油增压泵和油扩散泵，它们都属于油蒸汽流泵。这两种泵对摩尔质量较小的气体(如氢气)抽气能力大，被抽气体中含有少量灰尘和水蒸汽也影响不大。但它们不能将气体直接排到大气中去，必须有前级泵，而且工作前必须有一个预真空环境。这两种泵作为主泵的系统，都会有一定数量的泵油蒸气返流到被抽容器中。
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。由两个图中的曲线可见，在1.33×10-1～13.3Pa的压强范围内，以油增压泵为主泵的真空系统比较经济，所需要的功率小。在压强低于1.33×104Pa的范围内，油扩散泵抽气系统比较经济。在压强高于13.3Pa的范围内，罗茨泵抽气系统比较经济。所以在选泵过程中应立足于即适用又经济。
(2)主泵抽速大小的确定
主泵的类型选定之后，接下来就是要具体地确定主泵抽速的大小规格。主泵抽速大小的确定主要根据被抽容器的工作真空度和其最大排气流量，以及被抽容器的容积和所要求的抽气时间。
①真空室内排气流量的计算
在正常的工艺过程中，真空室内所产生的气流量应当由主泵及时抽走，以保证真空室内的压强符合工作真空度的要求。
以上各量在不同的真空应用设备中不一定都存在，这要根据不同情况具体考虑。
a．Qg的计算
就真空熔炼来说，被熔炼材料工艺过程中的放气流量Qg的计算是以实验数据为基础进行的。
b．Qn的计算
某些真空设备的真空室内要求加热到较高的温度。真空室内必须使用耐火保温材料，如碳毡、碳布、硅酸铝纤维等材料。
在利用式(38)计算真空室内的总排气流量时，对于某一种确定的真空设备，要根据具体情况而定，如有的设备没有用耐火保温材料，则不必计算Qn这一项。有些材料的放气量实验数据无处可查，则可以采用与其相类似材料的放气量数据作为代替。
②被抽容器所要求的有效抽速的计算
设被抽容器内的最大排气流量为Q Pa·m3／S，所要求的工作真空度为PgPa。
③粗算主泵的抽速S
由于在选定主泵之前，真空室出口到主泵入口之间的管路没有确定，因而这段管路的流导C是未知数。根据式(2)无法计算主泵的抽速S。通常按经验公式(44)粗算主泵的抽速。
④验算主泵的抽速
根据粗选出的主泵的入口尺寸。选择确定主阀、捕集器和连接管道，划出主泵入口至真空室出口之间管路草图。利用流导计算公式计算出被抽容器出口到主泵入口之间高真空管路的流导C，再按式(2a)计算粗选主泵对真空室出口的有效抽速Se，若Se大于或等于被抽容器所要求的有效抽速Sey则认为粗选的主泵的大小合乎要求，否则应重新粗选主泵，再进行验算，直至合乎要求为止。
