Характерные параметры вакуумных систем

Отметим еще раз, что вакуум насос ВН – устройство для создания, повышения, поддержания вакуума. Вакуумная система состоит из: ВН + ТБ (трубопровод) + ОБ (откачиваемый объект) + Вакуумметры.

Рис. 4.

Основное уравнение вытекает из уравнения состояния идеального газа. Его выписываем для любого сечения системы:

pV = mRT = nkT = Q. (1)

pV объемный расход

mRT массовый расход

nkT расход молекул

Q поток газа

Здесь k – постоянная Больцмана, [ Q ] = Вт. В стационарных условиях Q = const = p _ВН V _ВН = p _ТБ V _ТБ = p _ОБ V _ОБ = nkT. Уравнение (1) называют уравнением сплошности.

Основные характеристики вакуумных систем: { V _И → S _И}

Быстрота откачки – характеризуется объемным расходом газа в определенном сечении при данном давлении.

Быстрота действия ВН: S _ВН = Q / p _ВН – быстрота откачки в сечении а – а.

Быстрота (скорость) откачки объекта: S _ОБ = Q / p _ОБ – относится к сечению b – b.

Коэффициент использования насоса: j_ВН = S _ОБ/ S _ВН = p _ВН/ p _ОБ.

Наибольшее давление запуска ВН – наибольшее давление во входном сечении ВН, при котором ВН может начать работать.

Наибольшее выпускное давление ВН – это наибольшее давление в выходном сечении ВН (p _ВЫП), при котором насос еще осуществляет откачку.

Все насосы делятся на три группы по выпускному давлению. 1. Насосы выбрасывающие откачиваемый газ в атмосферу p _ВЫП = p _АТМ; 2. насосы у которых p _ВЫП < p _АТМ. При этом нужен форвакуумный насос; 3. насосы, в которых откачиваемый газ не выводится наружу, а связывается внутри самого насоса.

Максимально допустимым выпускным давлением называется такое, при котором выпускное давление повышается не более, чем на 10% по отношению к нормальному.

Выпускное давление срыва соответствует повышению выпускного давления на порядок по сравнению с нормальным.

Кроме откачивания газов, заполняющих откачиваемые объекты, приходится удалять газы, попадающие в вакуумную систему за счет натекания как через неплотности, так и за счет газовыделения, т.е. самопроизвольного выделения газа из материалов вакуумной системы и тел, находящихся внутри нее. Газовыделение зависит от природы тел и их предварительного насыщения газами; оно пропорционально площади поверхности тел, резко возрастает с увеличением температуры и постепенно замедляется с течением времени.