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真空爐抽氣時間是怎么計算的

來源:鄭州爾莫新材料科技有限公司   2019年12月18日 09:14  

真空爐真空系統(tǒng)的配置和抽氣速度是有一定費標(biāo)準和計算方法的,根據(jù)真空系統(tǒng)的使用目的而決定所需的真空度和抽氣時間,然后選擇合適的真空泵。本節(jié)介紹不同真空范圍內(nèi)的抽氣時間計算。

1、大氣壓-低真空領(lǐng)域的抽氣時間計算

  這里所指的低真空領(lǐng)域,是指真空度在100 KPa至0.2 KPa,低真空領(lǐng)域真空腔體和泵的連接管內(nèi),氣體分子是黏性流時,抽氣時間可以通過初期壓強p1、到達壓強p2、抽氣速度S和容積V(含配管)來計算。

大氣壓-低真空領(lǐng)域的抽氣時間計算

  式中 p1———初期壓強(大氣壓)[Pa];

  p2———到達壓強[Pa];

  t———抽氣時間[min];

  V———容積[L];

  Se———實際抽氣速度[L/min]。

  考慮到導(dǎo)管和閥門的瓶頸效應(yīng),實際抽氣速度大致可以估算為理論抽氣速度的80%。

2、中真空領(lǐng)域的抽氣時間計算

  這里所指的高真空至超高真空領(lǐng)域,是指真空度在200 Pa 至 0.2Pa之間,中真空領(lǐng)域?qū)Ч軆?nèi)的氣體分子,處于黏性流和分子流的中間狀態(tài),不能單純地像低真空或下面第三章節(jié)講解的高真空那樣簡單地計算。一般情況下,通過兩種方式分別計算抽氣時間,然后取計算值較大的結(jié)果。

  真空抽氣要考慮的要素:

  (1)到達真空度;

  (2)抽氣速度;

  (3)導(dǎo)通率;

  (4)實際抽氣速度;

  (5)氣體放出率;

  (6)漏率。

  用真空泵對真空腔體抽氣時,初腔體內(nèi)的壓強迅速降低,但是經(jīng)過一段時間后壓強下降變緩,并且趨于一個恒定值。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是材料的表面放氣。如圖1所示,壓強變化的不同領(lǐng)域,分別稱之為空間抽氣和表面抽氣。為了進一步提高真空度,通常采用的對策如下:

壓強和排氣時間的關(guān)系

圖1  壓強和抽氣時間的關(guān)系

  (1)選擇表面放出氣體少的材料;

  (2)通過電解拋光等手段,減小材料表面積,繼而減少氣體分子的吸附

   (3)對腔體進行烘烤,促進表面吸附氣體的放出。

3、高真空-超高真空領(lǐng)域的抽氣時間計算

  這里所指的高真空至超高真空領(lǐng)域,是指真空度在0.2Pa以下,對于高真空領(lǐng)域,要充分考慮容器壁以及容器內(nèi)物體的氣體放出,因此,抽氣時間和抽氣速度的計算方法和低真空領(lǐng)域不同。

高真空-超高真空領(lǐng)域的抽氣時間計算

  式中 p(t)———到達壓強;

  Se———實際抽氣速度;

  Ql———腔體漏氣量;

  Qg(t)———腔體內(nèi)部放出氣體量;

  p0———初期壓強。

  氣體的放出量Qg(t)隨著時間t而減少。計算開始時,假定一個抽氣時間,根據(jù)當(dāng)時的放氣量來求得到達的真空度。如果計算結(jié)果p(t)和所需的真空度不一致,則重新假定時間,根據(jù)新假設(shè)時間的氣體放出量再次計算。不斷重復(fù),終讓p(t)在所需的真空范圍內(nèi)。

  高真空領(lǐng)域的抽氣時間計算遠比低真空領(lǐng)域復(fù)雜。真空腔體的內(nèi)表面經(jīng)過酒精清洗和150~200℃烘烤處理的兩種情況下,后者的氣體放出會減少10%左右,因此使用同樣的抽氣泵所能到達的真空度也會更高一些。

  真空腔體內(nèi)的部件形狀和材質(zhì)也極大地影響到達的真空度和抽氣時間。如果使用了樹脂類材料,則到達的真空度會比單純考慮金屬表面的氣體放出要差2~3個數(shù)量級。內(nèi)部使用螺釘時,螺紋部殘留的氣體隨著抽氣時間緩慢放出。為了加速螺紋部的氣體放出,要在螺釘中心穿孔,或在螺紋側(cè)面開一個出氣孔(圖2)。因此,內(nèi)部構(gòu)造越復(fù)雜,影響真空的因素就越多,要獲得高真空,設(shè)計上就更需要經(jīng)驗。

螺紋部的排氣示意圖

圖2 螺紋部的抽氣示意圖

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