◇ 确实空管道两头存在有压力差时,气体就会自动地从高压处向低压处分散,便形成了气体活动。任何真空体系都是由气源(待抽容器)、体系构件(管道阀门等)及抽气设备(真空泵)构成的,气体从气源经过体系的构件向抽气口源源不断地活动,是动态真空体系的遍及特色。
真空技术中,气体沿管道的活动状况可划分为如下几种根本形式:
◇ 从大气压力下开端抽真空的前期,管道中气体压力和流速较高,气体的惯性力在活动中起首要作 用,活动呈不安稳状况,流线无规矩,并不时有旋涡呈现,这种活动状况称为湍流(涡流,紊流);跟着流速和气压的下降,在低真空区域内,气流由湍流成为规矩 的层流活动,各部分具有不一样速度的活动层,流线平行于管轴,气体的粘滞力在活动中起主导作用。
◇ 此刻气体分子的均匀自在程λ仍远小于导管最小截面尺度d,这 种流态叫做粘滞流;当气体活动进入高真空规模,分子均匀自在程λ远远大于管道最小尺度d时,气体分子与管壁之间的磕碰占居首要位置,分子靠热运动自在地直 线进行,只发作与管壁的磕碰和热反射而飞过管道,气体活动由各个分子的独立运动叠加而成,这种活动称作分子流;发作在中真空区域内,介于粘滞与分子流之间 的活动状况叫做中心流或过渡流。
◇ 在不一样的活动状况下,管道中的气体流量和导气才能核算方法不一样,因而在气体活动核算时,首要要进行流态区分。因为在真空抽气过程中湍流的呈现时刻较短,常常不加以独自思考,而是将其归入粘滞流态。其它活动状况的区分可用克努曾数λ/d 或管道中均匀压力p与几许尺度d的乘积pd作为判据:
◇ 粘滞流 λ/d<1/100 pd>1Pa·m 中心流 1/100<λ/d<1/3 0.03Pa·m<pd<1Pa·m (27)分子流 λ/d<1/3 pd<0.03Pa·m
◇ 为了调查管道中流过的气体数量的多少,能够运用气体的质量流率qm(kg/s)和摩尔流率qv(mol/s),即单位时刻内经过管道某一截面的气体质量和气体摩尔数。
◇ 不过这两种流率不方便实践测量,因而工程中广泛运用的是单位时刻内流过管道指定截面的气体体积,即体积流率qv(m3/s)。在气体压力为p的截面上,qv与qm、qγ的关系为qm = pM/RT·qv 和 qv = p/RT·qv (28)。
◇ 在真空泵进口处的气体体积流率又称为泵的抽气速率(简称抽速),是真空泵的首要性能指标之一。因为在不一样压力下,一样的体积流率对应有不一样的质量流率,所以在核算体积流率量值时,有必要指明所对应的气体压力。
◇ 为了更方便地核算流过气体的多少,工程中还界说气体的压力与其体积的乘积为气体量G(Pa·m3=J),即G=pV;单位时刻内流过指定横截面的气体量为流量qG=dG/dt(Pa·m3/s=J/s);在任一指定截面上,气体流量、压力和抽速间的关系为qG = p·qv (29)在安稳活动状况下,即管道各截面处的气体压力不随时刻改变时,依据质量守恒原理,真空体系任一截面上的气体质量流率qm持平,若全部体系中遍地温度一样,则化为流量接连方程,即各截面上的气体流量持平。
◇ qG = p1qv1 =p2qv2 =piqvi ,假如气体活动过程中温度有改变,例如流过冷却器后温度由T1降至T2,则对应的流量qG1/T1=qG2/T2试验阐明,气体流过一段真空管道的流量qG与管道两头的压力差p1-p2成正比,即有。
◇ qG=C·(p1-p2) 式中的份额系数C具有体积流率的量纲(m3/s),它所反映的是管道答应流过气体才能的巨细,界说为该段管道的流导。
◇ 流导是各种真空体系元件(管道、阀们、冷阱、孔口等)的首要技术指标之一,直接反映该元件对气体活动的阻止程度,是真空体系核算中需求首要核算的参数。元 件的流导与所流过气体的活动状况有关,气体活动为粘滞流时,流导值与元件的几许构造尺度及流过气体的均匀压力有关;为分子流时,流导仅与几许构造尺度有 关。
◇ 依据构成真空体系的需求,有时将几个真空元件(如管道)的进口和出口别离联接在一起,称为元件的并联,并联后元件的总流导等于各分支流导之和 C=C1+C2+…+Cn (32)。
有时将几个元件首尾次序联接,称为元件的串联,串联后元件的总流导的倒数等于各元件流导的倒数之和1/C = 1/C1+1/C2+…+1/Cn 。
◇ 把一个被抽容器的出口和一台真空泵的进口,用总流导为C的真空管路联接起来,若真空泵在其进口处的抽速为S,则该真空体系在被抽容器出口处所能发生的有用抽速为S,则该真空体系在被抽容器出口处所能发生的有用抽速Se为 Se = (S·C)/(S+C) 此式习惯上称为真空技术根本方程。从中能够看出,在被抽容器出口发生的有用抽速Se。
◇ 比泵口抽速S和管路流导C都要小;若要取得较大的Se,应当合理地调配S和C,独自增大其间的一个,不能取得抱负的成果。