真空技术的基本知识
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工作程序与原理
1、真空:
一真空室合盖,真空泵工作,真空室开始抽真空(采用双向阀控制下抽式抽气方式),包装袋内同时真空,真空表指针上升,达到额定真空度(由时间继电器ISJ控制)真空泵停止工作,真空停。在真空工作的同时,二位三通电磁阀IDT工作,热封气室真空,热压架保持原位。
2、热封:
IDT断,外界大气通过其上部进气孔进入热封气室,利用真空室内同热封气室之间的压力差,热封气室充气膨胀,使其上热压架下移,压住袋口;同时热封变压器工作,开始封口;在此同时,时间继电器2SJ工作,数秒后动作,热封结束。
3、回气:
二位二通电磁阀2DT通,大气进入真空室,真空表指针回到零,热压架依靠复位弹簧复位,真空室开盖。
4、循环:
上真空室移至另一真空室,即进入下一个工作过程,左右两室交替工作,循环往复。
真空泵种类
一、2X型旋片式真空泵(简称旋片泵)工作压强范围为101325~1.33×10-2(Pa)属于低真空泵。它可以单独使用,也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。
旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体,若附有气镇装置,还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的,对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。
旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级,就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的,以获得较高的真空度。
旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下:在入口压强为1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1(Pa)下,其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。
二、2X型旋片真空泵工作原理如下:
旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子,转子外圆与泵腔内表面相切(二者有很小的间隙),转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时,靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触,转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分,当转子按箭头方向旋转时,与吸气口相通的空间A 的容积是逐渐增大的,正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的,正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的,正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大(即膨胀),气体压强降低,泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强,因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时,即转至空间B的位置,气体开始被压缩,容积逐渐缩小,最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时,排气阀被压缩气体推开,气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转,达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级(低真空级),由低真空级抽走,再经低真空级压缩后排至大气中,即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担,因而提高了极限真空度。
北京金晶智慧太阳能材料有限公司 工程玻璃事业部 第二章 真空计量基本知识
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第二章 真空计量基本知识
一、真空
1.1 真空、理想气体状态方程、气体分子的热运动
地球的周围有一层厚厚的空气,称为大气,人类就生活在这些大气中。空气有一定的质量,在通常状况下,大约为1.29g/l,可以说是很轻的。但地球周围的空气非常密,在几十公里以上的高空还有空气存在,这么厚的一层空气受地球引力作用,就会对地面上的一切物体产生压力,这就是大气压。早在17世纪,托里拆利就通过实验证实了大气压强的大小。通常一个标准大气压约等于0.1MPa,相当于760mm左右的汞柱所产生的压强。
真空是指低于一个大气压的气体空间,但不可理解为什么都没有。真空是同正常的大气相比,是比较稀薄的气体状态。按照阿佛加德罗定律1mol任何气体在标准状况下,有6.022×1023个分子,占据22.4L的体积。由此我们得到标准状态下气体分子的密度为319/103cm个。
在非标准状况下,当气体处于平衡时,满足描述理想气体的状态方程。
式中的N为气体的摩尔数,P为压力(Pa),T热力学温度,κ为波尔兹曼常数,κ=1.38×10-23J/K。因此在非标准状况下,气体分子数密度与压力和温度有关。每立方厘米中的气体分子数可以表示为:
TPn61024.7
式中n为气体分子数密度(cm-3),由此可见,即便在PaP11103.1这样很高的真空度时,T=293K时,每立方厘米的空间中仍有数百个气体分子。因此所谓真空是相对的,绝对的真空是不存在的。同时我们也可知,气体分子数密度在温度不变时,与压力成正比。因此,真空度可用压力来表示也是以此为理论依据。在真空抽气过程中,一般可认为是等温的,我们说容器中的压力降低了或气体分子数密度减少了都是正确的。 kTVNp北京金晶智慧太阳能材料有限公司 工程玻璃事业部
压力真空基本知识
一种是以绝对真空作为基准所表示的压力,称为绝对压力;包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”,符号为B;直接作用于容器或物体表面的压力,称为“绝对压力”,绝对压力值以绝对真空作为起点,符号为PABS . 由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力,故相对压力也称表压力。是以大气压力作为基准所表示的压力,称为相对压力。用压力表、真空表、U形管等仪器测出来的压力叫“表压力”(又叫相对压力),“表压力”以大气压力为起点,符号为Pg。
当绝对压力小于大气压力时,可用容器内的绝对压力不足一个大气压的数值来表示。称为”真空度”。它们的关系如下:
绝对压力 = 大气压力 + 相对压力
(传感器测量值) 101 kPa(1.0 bar) (一般压力表)
真空度 = 大气压力 - 绝对压力
(真空表) 101 kPa(1.0 bar) (传感器测量值)
三者之间的关系是:PABS = B + Pg
我国法定的压力单位为Pa(N / ㎡),称为帕斯卡,简称帕。由于此单位太小,因此常采用它的10 6倍单位MPa(兆帕)。
1标准大气压 = 0.1013 MPa
在旧的单位制中,压力用kgf / cm2 (公斤/平方厘米)作单位,1 kgf/cm 2 = 0.098 MPa
表压(相对压力)单位:MPa (G)
绝对压力单位:MPa (A) 1psi=6.895kPa=0.06895bar
1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=100千帕(KPa)=1.0197 公斤/平方厘米
关于真空的⼀些基础知识
前⾔1.真空
“真空”来源于拉丁语“Vacuum”,原意为“虚⽆”,但绝对真空不可达到,也不存在。只能⽆限的逼近。即使达到10-14—10-16托的极⾼真空,单位体积内还有330—33个分⼦。
在真空技术中,“真空”泛指低于该地区⼤⽓压的状态,也就是同正常的⼤⽓⽐,是较为稀薄的⽓体状态。真空是相对概念,在“真空”下,由于⽓体稀薄,即单位体积内的分⼦数⽬较少,故分⼦之间或分⼦与其它质点(如电⼦、离⼦)之间的碰撞就不那么频繁,分⼦在⼀定时间内碰撞表⾯(例如器壁)的次数亦相对减少。这就是“真空”最主要的特点。利⽤这种特点可以研究常压不能研究的物质性质。如热电⼦发射、基本粒⼦作⽤等。2.真空的测量单位
⼀、⽤压强做测量单位
真空度是对⽓体稀薄程度的⼀种客观量度,作为这种量度,最直接的物理量应该是单位体积中的分⼦数。但是由于分⼦数很难直接测量,因⽽历来真空度的⾼低通常都⽤⽓体的压强来表⽰。⽓体的压强越低,就表⽰真空度越⾼,反之亦然。
根据⽓体对表⾯的碰撞⽽定义的⽓体的压强是表⾯单位⾯积上碰撞⽓体分⼦动量的垂直分量的时间变化率。因此,⽓体作⽤在真空容器表⾯上的压强定义为单位⾯积上的作⽤⼒。
压强的单位有相关单位制和⾮相关单位制。相关单位制的各种压强单位均根据压强的定义确定。⾮相关单位制的压强单位是⽤液注的⾼度来量度。
下⾯介绍⼏种常⽤的压强单位。
【标准⼤⽓压】(atm)1标准⼤⽓压=101325帕
【托】(Torr)1托=1/760标准⼤⽓压
【微巴】(µba)1µba=1达因/厘⽶2
【帕斯卡】(Pa )国际单位制1帕斯卡=1⽜顿/m2
【⼯程⼤⽓压】(at )1⼯程⼤⽓压=1公⽄⼒/厘⽶2
⼆、 ⽤真空度百分数来测量%100760
760%?-=P δ 式中P 的单位为托,δ为真空度百分数。此式适⽤于压强⾼于⼀托时。
3. 真空区域划分
有了度量真空的单位,就可以对真空度的⾼低程度作出定量表述。此外,为实⽤上便利起见,⼈们还根据⽓体空间的物理特性、常⽤真空泵和真空规的有效使⽤范围以及真空技术应⽤特点这三⽅⾯的差异,定性地粗划为⼏个区段。但这种划分并不是⼗分严格的,下⾯介绍⼀种划分⽅法。