103
20 Ноя 2018 в 11:06 20.11.2018 в 11:06

Вакуумные системы

Содержание

Для образования вакуума используют специальные вакуумные системы, включающие механические форвакуумные, диффузные и сорбционно-ионные насосы.

Современная вакуумная техника имеет дело с давлениями до 133 · 10-10 Па и ниже. Важное значение приобретают различные физические и технические процессы, которые происходят в условиях вакуума.

Вакуумная техника (англ. Vacuum engineering)

Технические системы и элементы для получения и поддержания вакуума, прикладная наука о них, техника осуществления вакуумных измерений, а также разработки, конструирования и применения вакуумных устройств.

Характеристики вакуумных систем

Основные технические характеристики вакуумных систем следующие:

  • предельный (граничный) вакуум – максимальное разрежение, которое можно достичь при непрерывной длительной работе системы, если нет притока газа извне или газирования материала внутри насоса;
  • начальное давление р0р_0 – давление на входном (всасывающем) патрубке системы или насоса, при котором они начинают нормально работать;
  • максимальное выпускное давление рmaxр_{max} – давление на выходе выпускного клапана, при превышении которого система насос прекращает действие;
  • скорость откачки vv – объем газа, откачиваемого насосом из сосуда за единицу времени при заданном значении давления на входе в трубопровод насоса.

Схема вакуумной системы

Схема простейшей вакуумной системы представлен на рисунке ниже, где 1 - объем, который откачивается; 2 - трубопровод; 3, 4 - выпускной и впускной патрубки насоса; 5 - насос.

Вакуумные системы.png

В процессе откачки происходит уменьшение давления одновременно во всех местах вакуумной системы, но, как показывает опыт, это происходит быстрее в конце трубопровода (следовательно, р1>р2р_1 > р_2).

Разница давлений Δр=р1р2Δр = р_1 - р_2 возникает из-за того, что трубопровод сопротивляется течению газа. Аналогично закона Ома соотношение между разницей давлений ΔрΔр и силой потока газа QQ можно записать в виде

Q=Δр/R=UΔр,Q = Δр/R = UΔр,

где RR - сопротивление трубопровода течения газа;

UU - пропускная способность трубопровода.

Вакуумные насосы

Для получения предварительного разрежения газа используют форвакуумные насосы. Среди многих типов таких насосов наиболее распространены ротационные масляные насосы различных конструкций. С их помощью получают давления до 133 10-2 Па. Чтобы достичь давления порядка 133 · 10-7 Па, последовательно с форвакуумным насосом включают пароструйные диффузионно-конденсационные насосы.

Принцип работы этих насосов основан на использовании всасывающе-диффузионного действия струи пара рабочей жидкости с последующей откачкой молекул газа форвакуумным насосом. Пар рабочей жидкости конденсируется в нижней части объема насоса вследствие охлаждения.

Чтобы достичь еще более высокого вакуума (до 133 · 10-11 Па), применяют сорбционно-ионные насосы. В таких насосах используется ударная ионизация газа, который поступает в насос с откачиваемого объема, а затем с помощью электрических и магнитных полей создается движение ионов, направленное к выпускному отверстию. Предельный вакуум повышает использование сорбции ионов, молекул газа силикагеля, активным углем и другими веществами.

Такие сорбенты называют гетерами.

Титан, например, интенсивно поглощает водород. Как гетеры используют барий, кальций, стронций, торий, цирконий, тантал и другие металлы, а также их соединения.

Автор статьи
+0
-0
Нет комментариев
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат

Интересные статьи за сегодня

Где лучше всего студентам живется?
5972 +78
1
Сегодня вы студент, а завтра уже нет. Как вернуться к учебе после отчисления?
6753 +71
0
Все секреты SAT и ACT.
460 +56
0
Форму набора каждый выбирает сам – по возможностям или по желанию. Спешим обрадовать: у коммерции тоже есть плюсы.
6059 +52
1
Раскрываем различия между дипломом и магистерской диссертацией.
2406 +45
0
Автор
Хотите выполнять заказы? Стать автором
Заказчик
Хотите заказать работу? Разместить заказ
Доверьте свою работу экспертам
Разместите заказ
Наша система отправит ваш заказ на оценку 28 759 авторам
Первые отклики появятся уже в течение 10 минут