真空系统的抽气方程

2.6 稳态扩散及其应用 2.6.1 气体对圆筒的渗透 如图所示的圆外完的真空容器或器件，设
其外围筒为高气压Pl的空间，内圆筒为真
空P的空间，一壁厚为 、高为L的圆筒(内、 外径分别为R1=b和R2=a)将内、外空间隔开。 应用菲克第二定律的柱坐标方程：
可表示成： C 1 rD C D C rD C
t
C 1 C D 如果为柱对称且D与浓度无关则： r t r r r
如果为球对称且D与浓度无关则：
量），单位：kg/m2· s(g/cm2· 。 s)
（2-8a）
式中：J—扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的气体
D—气体在固体中的扩散系数，m2/s; C—气体浓度， kg/ m3；
—浓度梯度。
C x 菲克（Fick）第一定律，表明扩散的气体量与浓度梯度成正比。
例：如图所示， 薄壁的厚度 为 ，薄壁两侧的氢气压强分 别为P1和P2，设P1＞P2且保持 不变，经过一段时间达到稳态 扩散时的边界条件为：
可见，真空系统所能达到的极限压力P0，主要取决于气源的出
气量Q。Q一般由下面几部分组成：①漏孔的漏气量；②大气通
过真空室器壁材料渗透入内的气体量；③真空容器内表面材料 的蒸发、升华、分解等放出的气体量；④材料的出气；⑤抽气 系统的返流，例如扩散泵(机械泵)的反扩散气体、返流油蒸气、 溅射离子泵或低温吸附(冷凝)泵中气体的再释放等。 由上述可见，在排除真空系统的漏气和泵的返流外，真空系 统内的气源主要与材料的真空性能有关。为了正确地操作和维
从微观的角度来看，渗透过程是按以下步骤进行的： (1) 在高压侧，气体原子或分子吸附在器壁的外表面； (2) 吸附时有的气体分子离解成原子态； (3) 气体在器壁表面溶解； (4) 在浓度梯度的作用下，气体向另一侧扩散；有的发生化学反应；

真空技术常用公式1、玻义尔定律体积V，压强P，P·V＝常数一定质量的气体，当温度不变时，气体的压强与气体的体积成反比。

即P1/P2＝V2/V12、盖·吕萨克定律当压强P不变时，一定质量的气体，其体积V与绝对温度T成正比：V1/V2＝T1/T2＝常数当压强不变时，一定质量的气体，温度每升高(或P降低)1℃，则它的体积比原来增加(或缩小)1/273。

3、查理定律当气体的体积V保持不变，一定质量的气体，压强P与其他绝对温度T成正比，即：P1/P2＝T1/T2在一定的体积下，一定质量的气体，温度每升高(或降低)1℃，它的压强比原来增加(或减少)1/273。

4、平均自由程：λ＝(5×10-3)/P (cm)5、抽速：S＝dv/dt (升/秒)或S＝Q/PQ＝流量(托·升/秒) P＝压强(托)V＝体积(升) t＝时间(秒)6、通导：C＝Q/(P2-P1) (升/秒)7、真空抽气时间：对于从大气压到1托抽气时间计算式：t＝8V/S (经验公式)V为体积，S为抽气速率，通常t在5~10分钟内选择。

8、维持泵选择：S维＝S前/109、扩散泵抽速估算：S＝3D2 (D＝直径cm）10、罗茨泵的前级抽速：S＝(0.1~0.2)S罗(l/s)11、漏率：Q漏＝V(P2-P1)/(t2-t1)Q漏－系统漏率(mmHg·l/s)V－系统容积(l)P1－真空泵停止时系统中压强(mmHg)P2－真空室经过时间t后达到的压强(mmHg)t－压强从P1升到P2经过的时间(s)12、粗抽泵的抽速选择：S＝Q1/P预(l/s)S=2.3V·lg(P a/P预)/tS－机械泵有效抽速Q1－真空系统漏气率(托·升/秒)P预－需要达到的预真空度(托)V－真空系统容积(升)t－达到P预时所需要的时间Pa－大气压值(托)13、前级泵抽速选择：排气口压力低于一个大气压的传输泵如扩散泵、油增压泵、罗茨泵、涡轮分子泵等，它们工作时需要前级泵来维持其前级压力低于临界值，选用的前级泵必须能将主泵的最大气体量排走，根据管路中，各截面流量恒等的原则有：P n S g≥PgS 或Sg≥P gs/P nS g－前级泵的有效抽速(l/s)P n－主泵临界前级压强(最大排气压强)(l/s)P g－真空室最高工作压强(托)S－主泵工作时在Pg时的有效抽速。

根据循环真空系统的真空度与抽气速率的关系背景和目的循环真空系统在许多工业和科研领域中被广泛应用，用于创建和维持高真空环境。

理解真空度和抽气速率之间的关系对正确操作和优化循环真空系统至关重要。

本文旨在探讨循环真空系统中真空度与抽气速率之间的关系，并提供一些实用建议和优化方案。

真空度与抽气速率的关系在循环真空系统中，真空度表示系统中气体分子的密度，通常用压力单位表示，例如帕斯卡（Pa）或毫巴（mbar）。

真空度越高，表示气体密度越低。

抽气速率是指从系统中排出气体的速率。

它通常用容积单位与时间单位关联，例如升/秒（l/s）或立方米/小时（m³/h）。

真空度与抽气速率之间的关系可以通过以下几个因素来解释：1. 泵的类型和能力：不同类型的泵有不同的抽气速率和真空度范围。

例如，机械泵通常适用于较高真空度要求，而分子泵适用于极高真空度要求。

2. 泵的运行状态：泵的工作状态和性能对抽气速率和真空度有直接影响。

例如，泵的密封性能和转速会影响其抽气速率。

3. 系统的泄漏：系统中的泄漏会导致真空度下降和抽气速率减缓。

因此，减少泄漏是提高真空度和抽气速率的关键步骤。

4. 放气口和附件：适当选择和使用放气口和附件对真空度和抽气速率也是至关重要的。

实用建议和优化方案以下是一些实用建议和优化方案，可以帮助提高循环真空系统的真空度和抽气速率：1. 定期检查系统的泄漏：定期检查和修复系统中的泄漏，以避免真空度下降和抽气速率减缓。

2. 选择适当的泵类型：根据需要选择适当类型的泵，以满足真空度和抽气速率的要求。

3. 优化泵的运行参数：调整泵的转速和密封性能，以最大限度地提高抽气速率和真空度。

4. 合理布置放气口和附件：合理布置系统中的放气口和附件，以最大限度地提高真空度和抽气速率。

5. 合理使用备用泵：在需要更高真空度或更大抽气速率时，合理使用备用泵进行辅助抽气。

结论真空度和抽气速率是循环真空系统中重要的性能指标。

通过理解真空度与抽气速率之间的关系，并采取相应的优化措施，可以提高循环真空系统的性能和效率。

真空系统抽气时间的计算1．真空系统的抽气方程真空系统的任务就是抽除被抽容器中的各种气体。

我们可以把被抽容器中所产生的各种气体的流量称为真空系统的气体负荷。

那么真空系统的气体负荷究竟来自哪些方面呢?或者说真空室内究竟有哪些气源呢?总起来说，可以归纳为下述几个方面：(1)被抽容器内原有的空间大气，若容器的容积为Vm 3，抽气初始压强为P o Pa ，则容器内原有的大气量为VP 0Pa·m 3；(2)被抽容器内一旦被抽空，暴露于真空下的各种材料构件的表面就将把原来在大气压下所吸收和吸附的气体解析出来，这部分气体来源我们称之为放气，单位时间内的放气流量可以用Q f Pa·m 3／s 来示；实验表明，材料表面单位时间内单位表面积的放气率q 可以用式(27)的经验公式来计算。

真空室内暴露于真空下的构件表面，可能有多种材料。

所以总的表面放气流量Q f 为式(49)。

(3)大气通过容器壁结构材料向真空室内渗透的气体流量，以Q s Pa·m 3／s 表示。

渗透的气流量即是大气通过容器壁结构材料扩散到容器中的气体流量。

气体的这种渗透是有选择性的，例如：氢只有分离为原子才能透过钯、铁、镍和铝；氢对钢的渗透将随钢中含碳量的增加而增加。

氦分子能透过玻璃。

氢、氮、氧和氩、氖、氦能透过透明的石英。

一切气体都能透过有机聚合物，如橡胶、塑料等。

但是所有的隋性气体都不能透过金属。

除了有选择性之外，渗透气流量Q s 还与温度、气体的分压强有关。

在材料种类、温度和气体分压强确定时，渗透气流量Q s 是个微小的定值。

(4)液体或固体蒸发的气体流量Q Z Pa·m 3／s 。

空气中水分或工艺中的液体在真空状态下蒸发出来，这是在低真空范围内常常发生的现象。

在高真空条件下，特别是在高温装置中，固体和液体都有一定的饱和蒸气压。

当温度一定时，材料的饱和蒸气压是一定的，因而蒸发的气流量也是个常量。

(5)大气通过各种真空密封的连接处，通过各种漏隙通道泄漏进入真空室的漏气流量Q L Pa·m 3／s 。

优化真空系统系统方法
1.真空系统的流导性能：
C=Q/(P1-P2)
C—管路的流导；
Q---经流管路的气体流量；
P1、P2---管路的进口压力及出口压力
2.真空系统方程
1/Se=1/C+1/Sp或Se=Sp/[1+(Sp/C)]
Se---真空系统对容器的有效抽速
Sp---真空泵的抽速
如果流导C远大于泵的抽速Sp，则Sp/C远小于1，此时真空系统对容器有效抽速Se≈Sp，这样能充分发挥泵对容器的抽吸性能。

3.真空管路流导C与管路的直径D和长度L有关
C=1.34*103*（D4/L）P
所以流导C与管道直D4成正比，与长度L成反比，所以管路应粗而短。

4.管线布置
●每个吸入点都应有单独的管线与真空泵相连。

●增加真空吸气总管，使整个真空系统使用更为灵活。

每一条吸气管
路与真空总管相连，相互之间增加阀门。

●旁路管与吸气总管平行安装。

●避免管路下凹。

●吸气管进入真空总管时应从管路侧面进入，不能从底部进，否则会
引起真空脉冲
●良好的汽水分离器安装及使用，减少对工作水的污染和保护真空泵。

●材质，目前高速纸机很多采用不锈钢。

QV 。这些气源统称为气体负载，它们将导致压强 p
的升高。 在任—瞬间，容器中气体量的瞬时净增量为
V
dp pSe QL QD QP QV dt
这个方程称为真空系统的抽气方程。 如能解出这个方程， 即求出压强 p 为时间 t 的函数， 便掌握了抽气过程的基本情况。 16. 多根管道串联而成的静态真空系统，写出其流导、抽速以及压强的方程。说明其意义。 几个管道串联所得的流导的倒数为各管道流导倒数之和。
4
K—阴极（零电位）G—栅极（正电位）P—板极（负电位） 一个电子源即电子发射极（阴极） ，一个加速并收集电子的电极（加速极） ，以及一个收 集离子的电极（收集极）. 电离计的测量下限是由于受到收集极光电发射的限制. 12. 与电离真空计比较，BA 规结构有哪些改进？为什么能测量更低的真空压强？ 采用尽量减小收集极面积的办法以避免软 X 射线的照射。 实际上，它只用一根细金属丝充当收集极，同时为了保证有足够的收集效率，将它置于 加速栅极之内（见图 4-31） ，这样栅内所有离子都将被它所收集。 灯丝则移置于栅外，对称安装两根(一为备分)。普通电离规收集极为圆筒形，且加速极 在其内，收集极几乎全部收受栅极发出的软 X 线，B—A 规收集极改为细丝后，接受 X 线 减少了约 100～1000 倍， 故测量下限亦降低 100～1000 倍， 即达 10-10~10-11 托。 （10-8~10-9Pa) 13. 画出电磁阀的结构，说明其工作原理及其用法。 • 真空阀的操纵可以用手动方式， 也可采用气动或电磁力控制方式。 如图 7-14 所示为一种电磁阀，它的 密封机构与盘阀相同，平时由弹簧 压紧盖住，需要开启时通电于电磁 线圈，铁芯连带盖盘—起被吸上即 可。电磁阀便于进行联动控制。 • 例如，将它安置于机械泵与扩散 泵之间，电磁线圈则与机械泵马达 共用一电源。 当通电启动机械泵时， 电磁阀也打开；当切断机械泵电源 时，阀也自动关闭。有些电磁阀上 还设有放气孔自动向机械泵放大 气，从而防止了机械泵回油。这种 类型的阀称为限真空的因素有哪些？

不同真空范围内的抽气时间计算根据真空系统的使用目的而决定所需的真空度和抽气时间，然后选择合适的真空泵。

本文介绍不同真空范围内的抽气时间计算。

1、大气压-低真空领域的抽气时间计算这里所指的低真空领域，是指真空度在100 KPa至0.2 KPa，低真空领域真空腔体和泵的连接管内，气体分子是黏性流时，抽气时间可以通过初期压强p1、到达压强p2、抽气速度S和容积V(含配管)来计算。

式中p1———初期压强(大气压)[Pa]；p2———到达压强[Pa]；t———抽气时间[min]；V———容积[L]；Se———实际抽气速度[L/min]。

考虑到导管和阀门的瓶颈效应，实际抽气速度大致可以估算为理论抽气速度的80%。

2、中真空领域的抽气时间计算这里所指的高真空至超高真空领域，是指真空度在200 Pa 至0.2Pa之间，中真空领域导管内的气体分子，处于黏性流和分子流的中间状态，不能单纯地像低真空或下面第三章节讲解的高真空那样简单地计算。

一般情况下，通过两种方式分别计算抽气时间，然后取计算值较大的结果。

真空抽气要考虑的要素：(1)到达真空度；(2)抽气速度；(3)导通率；(4)实际抽气速度；(5)气体放出率；(6)漏率。

用真空泵对真空腔体抽气时，最初腔体内的压强迅速降低，但是经过一段时间后压强下降变缓，并且趋于一个恒定值。

导致这种现象的主要原因是材料的表面放气。

如图1所示，压强变化的不同领域，分别称之为空间抽气和表面抽气。

为了进一步提高真空度，通常采用的对策如下：图1 压强和抽气时间的关系(1)选择表面放出气体少的材料；(2)通过电解抛光等手段，减小材料表面积，继而减少气体分子的吸附具体可参考：真空材料的表面净化和抛光(3)对腔体进行烘烤，促进表面吸附气体的放出。

3、高真空-超高真空领域的抽气时间计算这里所指的高真空至超高真空领域，是指真空度在0.2Pa以下，对于高真空领域，要充分考虑容器壁以及容器内物体的气体放出，因此，抽气时间和抽气速度的计算方法和低真空领域不同。

常用的真空单位换算及真空计算公式示例文章篇一：《常用的真空单位换算及真空计算公式》嗨，小伙伴们！今天咱们来一起了解一下特别有趣的真空单位换算和真空计算公式哦。

这听起来可能有点复杂，但是只要跟着我一步一步来，就会觉得超级简单啦。

我先给大家讲个小故事吧。

有一天，我和我的小伙伴小明在科技馆里看到了一个关于真空的小展览。

那里有好多奇怪的设备，有的能把一个小盒子里的空气抽得差不多没了，就形成了真空。

小明就特别好奇地问我：“这个真空到底是怎么衡量的呀？怎么知道这里面的空气被抽走了多少呢？”我当时就愣住了，说不出个所以然来。

从那时候起，我就下定决心要好好研究一下真空的单位换算和计算公式呢。

咱们先来说说真空单位吧。

帕斯卡（Pa）可是个很重要的单位哦。

就像我们在测量长度的时候有厘米、米一样，在测量真空的时候，帕斯卡就像是一把小尺子。

比如说，咱们平常生活的环境中，大气压力大概是101325 Pa。

这就像是一个标准，当一个空间里的压力比这个数值小的时候，就开始有真空的感觉啦。

还有托（Torr）这个单位呢。

这就好比是另一种风格的小尺子。

1托等于133.322 Pa。

想象一下，就好像是两种不同的小工具，都可以用来测量真空的程度。

我就问我的科学老师：“老师，为啥要有这么多不同的单位呀？这不是很容易搞混吗？”老师笑着说：“就像你有不同的衣服，在不同的场合穿呀。

不同的情况可能用不同的单位更方便呢。

”我当时就似懂非懂地点点头。

那毫米汞柱（mmHg）也是个常见的真空单位哦。

1毫米汞柱差不多等于133.322 Pa，是不是和托很像呀？这就像是一对双胞胎，长得特别像，但是又有一点点不同。

我和我的同桌小红讨论这个的时候，小红就说：“哎呀，这怎么这么复杂，好像在玩一个特别难的游戏。

”我就安慰她说：“其实就像我们认识不同的小动物一样，刚开始觉得它们都长得差不多，但是仔细看就能发现区别啦。

”现在咱们再来说说真空计算公式吧。

有一个很重要的公式是关于理想气体状态方程的变形，用来计算真空状态下的一些参数呢。

1．真空系统的抽气方程真空系统的任务就是抽除被抽容器中的各种气体。

我们可以把被抽容器中所产生的各种气体的流量称为真空系统的气体负荷。

那么真空系统的气体负荷究竟来自哪些方面呢?或者说真空室内究竟有哪些气源呢?总起来说，可以归纳为下述几个方面：(1)被抽容器内原有的空间大气，若容器的容积为Vm3，抽气初始压强为PoPa，则容器内原有的大气量为VPPa·m3；(2)被抽容器内一旦被抽空，暴露于真空下的各种材料构件的表面就将把原来在大气压下所吸收和吸附的气体解析出来，这部分气体来源我们称之为放气，单位时间内的放气流量可以用QfPa·m3／s来示；实验表明，材料表面单位时间内单位表面积的放气率q可以用式(27)的经验公式来计算。

真空室内暴露于真空下的构件表面，可能有多种材料。

所以总的表面放气流量Qf为式(49)。

(3)大气通过容器壁结构材料向真空室内渗透的气体流量，以QsPa·m3／s表示。

渗透的气流量即是大气通过容器壁结构材料扩散到容器中的气体流量。

气体的这种渗透是有选择性的，例如：氢只有分离为原子才能透过钯、铁、镍和铝；氢对钢的渗透将随钢中含碳量的增加而增加。

氦分子能透过玻璃。

氢、氮、氧和氩、氖、氦能透过透明的石英。

一切气体都能透过有机聚合物，如橡胶、塑料等。

但是所有的隋性气体都不能透过金属。

除了有选择性之外，渗透气流量Qs还与温度、气体的分压强有关。

在材料种类、温度和气体分压强确定时，渗透气流量Qs是个微小的定值。

(4)液体或固体蒸发的气体流量QZPa·m3／s。

空气中水分或工艺中的液体在真空状态下蒸发出来，这是在低真空范围内常常发生的现象。

在高真空条件下，特别是在高温装置中，固体和液体都有一定的饱和蒸气压。

当温度一定时，材料的饱和蒸气压是一定的，因而蒸发的气流量也是个常量。

(5)大气通过各种真空密封的连接处，通过各种漏隙通道泄漏进入真空室的漏气流量QL Pa·m3／s。

第三章 真空状态下的气体流动（初稿）3.1气体流动过程的基本物理量在实际真空技术应用过程中，我们所面临的第一个问题就是把气体从真空室排去，所以对气体在系统中的流动性要有所了解。

而真空系统的许多排气泵，不同口径的连接管道，以及各种形状的真空室都会影响到系统的排气速率。

因此研究分析气体通过小孔和管道的流动，是我们设计真空系统的主要课题之一，同时也是一些真空实验的理论根据。

本章我们将介绍气体流动的特性，以及如何计算气体流动速度和流导。

首先我们了解一些气体流动过程的基本物理量。

3.1.1 体积流率当管道里的气体两端存在压力差时，便会出现气体自动从压力高的一端向压力低的一端扩散,便形成了气体流动。

为了计算了解管道中流过的气体的多少，通常使用气体的质量流率Sm （公斤/秒）和摩尔流率Sr （摩尔/秒），即单位时间内通过管道某一给定截面的气体质量和气体摩尔数 。

实际工作中由于这两种流率不便测量而采用体积流率。

体积流率是指在给定温度、压力下，单位时间内流过管道或设备的任一截面上的气体体积。

体积流量通常用符号Sv 表示，单位为：米3/秒。

在气体压力为P 的截面上，Sv 与Sm 和Sr 的关系为：v m S TR M P S ⋅⋅⋅= 和 v r S T R P S ⋅⋅=式中：M——气体摩尔质量kg/mol；R——普适气体常数，R＝8.31J/mol ·K T——温度℃；P——压强Pa；3.1.2气体流量什么是气体流量？在单位时间内通过给定截面的气体数量，称之为气体流量，用Q 表示。

由于气体是可以压缩的流体，所以流过的气体不仅和流过的体积有关，而且和其压强即气体密度n=N/V 有关,气体流量也可以认为是单位时间内，气体分子N 以流率s 通过给定管道横截面A 的分子数量。

这种关系定义在真空科学与技术领域也可以用泵的抽速表示：n S n v A N ⋅=⋅⋅= v A S ⋅≡ (m 3/s)根据流量定义，泵对真空系统的抽气速率也可以用真空泵的抽速来衡量。

THANKS
VS
压强单位对关系的影响
在不同的压强单位下，压强与抽气时间的 关系也会有所不同。例如，在绝对压强单 位下，抽气时间与绝对压强呈线性关系； 而在相对压强单位下，抽气时间与相对压 强可能呈非线性关系。
不同压强下的抽气时间变化
低压强下抽气时间显著增加
在接近真空的低压强环境下，气体分子间的平均距离变得非常大，扩散作用变得极为缓慢，导致抽气 时间显著增加。
压强的定义与单位
压强
表示气体压力的物理量，单位为帕斯卡（Pa）。
单位换算
1大气压（atm）= 101325 Pa。
压强的计算公式
理想气体状态方程
PV=nRT，其中P表压强计算公式
P=F/A，其中F表示作用在单位面积上 的力，A表示受力面积。
温度和压力
温度和压力也是影响压强的因素。在高温或高压条件下，气体分子热运动速度加快，容器内压强相应升高。而随 着温度的降低或压力的减小，压强逐渐降低。
03 压强对抽气时间的影响
压强与抽气时间的关系
压强与抽气时间呈负相关
随着压强的减小，抽气时间会相应增加 。这是因为压强降低会导致气体分子间 的平均距离变大，气体分子通过扩散作 用进入真空系统的速度变慢，从而延长 了抽气时间。
和气体流动分析中具有重要意义。
实际应用中的注意事项
01
02
03
系统泄漏检测
在应用抽气系统时，需要 定期检测系统的泄漏情况， 以避免影响抽气时间和压 强。
泵的选择
根据实际需求选择合适的 真空泵，以确保达到所需 的抽气速率和压强。
安全操作
在操作真空系统时，需要 遵守安全操作规程，避免 因操作不当导致设备损坏 或人员伤亡。
高压强下抽气时间显著减小

第八讲：真空系统设计第八讲：真空系统设计一、真空系统的组成真空应用设备种类繁多，但无论何种真空应用设备都有一套排除被抽容器内气体的抽气系统，以便在真空容器内获得所需要的真空条件。

举例来说：一个真空处理用的容器，用管道和阀门将它与真空泵连接起来，当真空泵对容器进行抽空时，容器上要有真空测量装置，这就构成了一个最简单的真空抽气系统(如图1)。

图1所示的最简单的真空系统只能在被抽容器内获得低真空范围内的真空度，当需要获得高真空范围内的真空度时，通常在图1所示的真空系统中串联一个高真空泵。

当串联一个高真空泵之后，通常要在高真空泵的入口和出口分别加上阀门，以便高真空泵能单独保持真空。

如果所串联的高真空泵是一个油扩散泵，为了防止大量的油蒸气返流进入被抽容器，通常在油扩散泵的入口加一个捕集器——水冷障板(如图2所示)。

根据要求，还可以在管路中加上除尘器、真空继电器规头、真空软连接管道、真空泵入口放气阀等等，这样就构成了一个较完善的高真空系统。

凡是由两个以上真空泵串联组成的真空系统，通常都把抽低真空的泵叫做它上一级高真空泵的前级泵(或称前置泵)，而最高一级的真空泵叫做该真空系统的主泵，即它是最主要的泵，被抽容器中的极限真空度和工作真空度就由主泵确定。

被抽容器出口到主泵入口之间的管路称为高真空管路，主泵入口处的阀门称为主阀。

通常前级泵又兼作予真空抽气泵。

被抽容器到予抽泵之间的管路称为予真空管路，该管路上的阀门称为予真空管道阀。

主泵出口到前级泵入口之间的管路称为前级管道，该管路上的阀门称为前级管道阀，而软连接管道是为了隔离前级泵的振动而设置的。

总起来说，一个较完善的真空系统由下列元件组成：1．抽气设备：例如各种真空泵；2．真空阀门；3．连接管道；4．真空测量装置：例如真空压力表、各种规管；5．其它元件：例如捕集器、除尘器、真空继电器规头、储气罐等。

那么，究竟什么是真空系统?用一句话来概括，就是：用来获得有特定要求的真空度的抽气系统。

真空计算方法我折腾了好久真空计算方法，总算找到点门道。

最开始的时候我真的是瞎摸索。

我就知道真空这个概念是啥，但是要去计算可就头大了。

我试着从那些基础的物理公式找起，像最常见的理想气体状态方程，pV = nRT。

我当时就想这里面肯定有能和真空计算联系上的东西。

就说这个p，压力，在真空里压力就变得很小啦。

我一开始老是犯错，把标准状况下的数值就直接往里代，后来才明白不同的真空环境，压力数值那是千差万别的。

比如说在一个密封容器抽气成为真空的过程就是个典型例子。

你要先测一下起始状态下容器里大概的压力、温度、物质的量这些，然后你一边抽气，一边看压力的变化。

这就像是一盆水，你一点点把水舀出去，水位就是那个压力在不断下降的体现。

我还在网上找各种资料，看到一些关于真空度的东西，就更迷糊了。

什么低真空、高真空、超高真空，它们的计算方法也有一些细微差别。

我拿高真空计算来说，这时候就得考虑分子自由程等问题了。

我尝试把分子自由程类比成一个小球在通道里能不受阻碍跑多远。

在高真空下，分子间相互影响变少，分子能跑更远，这个时候对真空相关参数的计算就要考虑分子分布更为稀疏这个因素。

有一次我想计算一个小型真空系统的最终真空度。

我过于简单地把各个组件的真空参数用简单相加减的方式计算，结果发现完全不对。

后来我知道每个组件之间存在着复杂的耦合关系，就像一个机器，每个零件的运作不是独立的，而是相互影响的。

这时候你就得分别考虑每个组件的渗透、漏气等对整体真空的影响，然后再把这些影响综合起来计算。

就好比团队合作，每个人的贡献和毛病加起来就影响了整个团队的成果。

说到真空计算，一些近似和假设也很重要。

很多时候物理世界太复杂了，你不可能考虑所有的因素。

就像你计算建造一栋房子需要多少物料，你总会把一些小部分简单化估算。

在真空计算中有时候我会假设气体是理想气体，忽略一些微小的分子间作用力等。

当然这个前提得看实际情况允不允许。

还有实测这一方面，你光靠理论计算不行。

机械泵油的作用有： （１）密封排气阀门，防止大气经排气阀进入泵内； （２）少量泵油从排气阀和其它间隙进入泵内，起润滑 和冷却作用； （３）当真空度较高时，气体量较小，经过压缩后排气
空腔内的气体仍不足以冲开排气阀，如泵腔有真空泵
油则借助泵油的不可压缩性，冲开排气阀实现排气。
影响机械泵性能的主要因素： （１）泵内死空间； （２）压差造成间隙漏气； （３）可疑气体溶解在泵油中。
表3-2 常用真空泵的汉语拼音代号及名称
代 号 名 称 代 号 名 称
W D X H ZJ YZ L XD
往复真空泵 定片真空泵 旋片真空泵 滑阀真空泵 罗茨真空泵（机械增压泵） 余摆线真空泵 溅射离子泵 单级多旋片式真空泵
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油扩散喷射泵（油增压泵） 升华泵 复合式离子泵 锆铝吸气剂泵 制冷机低温泵 灌注式低温泵 分子筛吸附泵 水环泵
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。
双级直联旋片式机械泵图
气镇作用：气镇又称掺气，它的作用是在泵抽除 含有水蒸汽的混合气体时，含有水蒸汽的混合气体经 过压缩后；若达到饱和蒸汽压，水蒸汽就冷凝成水， 与泵油混在一起回到吸气空间，随后水又挥发成水蒸 汽，导致这部分水蒸汽无法排出。气镇的作用是在刚 开始压缩时向压缩空间掺入—定量的气体，使水蒸汽 没有达到饱和状态时使随气体一起排出泵外。气镇会 降低泵的极限真空度。
旋片式机械泵使用时注意事项： （1）启动前先检查油槽中的油液面，换泵油，机械泵 转子转动方向（否则会把泵油压入真空系统），搬动以 后容易因电路问题造成反相。 （2）机械泵停止工作时要立即让进气口与大气相通，以 清除泵内外的压差，防止大气通过缝隙把泵内的油缓缓地 从进气口倒压进被抽容器（“回油”现象）

第25卷第10期 油　气　储　运长输管道真空干燥抽气时间的预测 林　波3 陈艳霄(中国石油天然气管道局第四工程公司) (中国石油天然气管道局职教中心)耿洪军 景德洲(中国石油天然气管道局第四工程公司)林　波　陈艳霄等:长输管道真空干燥抽气时间的预测,油气储运,2006,25(10)35～37。

摘　要　分析了长输管道在无水状态下利用真空设备抽空所需时间的计算方法,给出了计算公式,并通过现场试验对其进行了验证。

研究结果表明,在低压力区域,抽气时间相对较长。

主题词　长输管道 真空干燥 抽气时间 有效抽速 预测 在长输管道的真空干燥作业中,抽气时间的计算主要有近似常抽速时的抽气时间计算和变抽速时抽气时间的计算两种。

第一种计算相对比较简单,其抽速是以常量出现在公式中的。

但第二种计算则相对比较麻烦,因此通常采用的方法是将压强分为若干小段,将每小段压强对应的平均抽速代入相应的公式中,进行各个压力区段的抽气时间计算后求其代数和,即得到总的抽气时间t。

如果能够找出有效抽速的连续函数通用方法,就能相对方便和更为精确的计算出特定真空系统的所需抽气时间。

现以长输管道真空干燥系统为例,探讨一种用连续的有效抽速函数进行抽气时间预测的方法。

一、抽气时间的基本公式 当真空泵启动之后,真空系统即对被抽容器抽气,此时,真空系统对容器的有效抽速若以S e表示,容器中的压力以P表示,则单位时间内系统所排出的气体流量即为S e P。

容器中的压强变化率为d P/d t。

根据动态平衡,可列出容器内的气体减少量方程式: V d Pd t=-S e P+Q f+Q z+Q l+Q s(1)式(1)称为真空系统抽气方程。

式(1)中V是被抽容器的容积,由于随着抽气时间t的延长,容器内的压力P降低,因此容器内的压强变化率d P/d t 是个负值。

放气流量Q f、渗透气流量Q s、蒸发的气流量Q z和漏气流量Q l都是使容器内气体量增多的气流量。

S e P则是真空系统将容器内气体抽出的气流量,所以方程中记为-S e P。