在真空科学中,真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空状态。这种特定的真空状态与人类赖以生存的大气状态相比,具有如下特点:
·真空状态下的气体压力低于一个大气压;
·真空状态下由于气体稀薄,单位体积内的气体分子数,即气体的分子密度小于大气压下的气体
分子密度;
·真空状态下由于分子密度的减小,因此作为组成大气组分的氧、氢等气体含量(也包括水分的
含量)也将相对减少。
二、真空的测量单位:
所谓真空度,就是指低压空间中气态物质的稀薄程度。气体的压力越低,其稀薄程度越大,也就是真空度越高。因此,低压力与高真空或高压力与低真空在含义上是完全相同的。这一点千万不要混淆。
测量真空度大小的量是压力,它的单位很多。下表列出的是常用的几种压力单位的换算关系。
常用压力单位换算表
|
Pa
(帕) |
Torr
(托) |
μmHg
(微米汞柱) |
μbar
(微巴) |
mbar
(毫巴) |
atm
(大气压) |
am
(工程大气压) |
inHg
(英寸汞柱) |
lb/in2
(磅/英寸2) |
1 Pa
(帕) |
1 |
7.5×10-3 |
7.5 |
10 |
10-2 |
9.86923
×10-6 |
1.0197
×105 |
2.953
×10-4 |
1.450
×10-4 |
1 Torr
(托) |
133.32 |
1 |
103 |
1333.2 |
1.3332 |
1.31579
×10-3 |
1.3595
×10-3 |
3.937
×10-2 |
1.934
×10-2 |
1 μmHg
(微米汞柱) |
0.13332 |
10-3 |
1 |
1.3332 |
1.3332×10-3 |
1.31579
×10-6 |
1.3595
×10-6 |
3.937
×10-5 |
1.934
×10-5 |
1 μbar
(微巴) |
0.1 |
7.5×10-4 |
7.5×10-1 |
1 |
10-3 |
9.86923
×10-7 |
1.0197
×10-6 |
2.953
×10-5 |
1.450
×10-5 |
1 mbar
(毫巴) |
100 |
7.5×10-1 |
7.5×102 |
103 |
1 |
9.86923
×10-4 |
1.0197
×10-3 |
2.953
×10-2 |
1.450
×10-2 |
1 atm
(大气压) |
101325 |
760 |
7.6×105 |
1.01325×105 |
1013.25 |
1 |
1.0333 |
29.921 |
14.696 |
1 am
(工程大气压) |
98066.3 |
735.56 |
7.3556×105 |
980663 |
980.663 |
0.967839 |
1 |
28.959 |
14.223 |
1 inHg
(英寸汞柱) |
3386 |
25.4 |
2.54×104 |
3.386×104 |
33.86 |
3.342
×10-2 |
3.453
×10-2 |
1 |
0.4912 |
1 lb/in2
(磅/英寸2) |
6895 |
51.715 |
5.1715×104 |
6.895×104 |
68.95 |
6.805
×10-2 |
7.031
×10-2 |
2.086 |
1 |
三、真空区域的划分:
根据我国所制定的国标GB3163的规定,真空区域大致划分如下:
| 区域 |
帕 Pa |
托 Torr |
低真空区域 |
105~102 |
760~1 |
中真空区域 |
102~10-1 |
1~10-3 |
高真空区域 |
10-1~10-5 |
10-3~10-7 |
超高真空区域 |
<10-5 |
<10-7 |
四、真空的作用:
随着气态空间中气体分子密度的减小,气体的物理性质发生了明显的变化,人们就是基于气体性质的这一变化,在不同的真空状态下,应用各种不同的真空工艺,达到为生产及科学研究服务的目的。
例如,利用一面是大气,另一面是真空所造成的压力差或吸引力来作为巨大的能源;把钢水置于真空之下进行浇注或处理,借以减少钢中有害气体的含量和杂质,从而提高钢的质量;把食品或生物制品保存在真空容器里,借以减少有害气体对它侵蚀而延长保存时间;如果在低真空里进行浓缩结晶,那就可以非常方便地制取盐、糖;如果把低压环境下能使液体容易挥发的道理用于石油、化工,就可以通过“减压蒸馏”来分离某些不能在高温下操作的有机化合物。
目前,可以说,从每平方厘米表面上有上百个电子元件的超大规模集成电路的制造,到几公里长的大型加速器的运转,从民用装饰品的生产到受控核聚变、人造卫星,航天飞机的问世,都与真空工艺技术密切相关。
五、真空泵的含义:
人们所接触到的真空大体上有两种:一种是宇宙空间客观存在的真空,另一种是人们利用机械、物理、化学或物理化学的方法所获得的真空。为了把它们区别开来,通常把前者叫作“自然真空”,把后者称为“人为真空”。
利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备,称为真空泵。
六、真空泵的分类:
凡是利用机械运动(转动或滑动)以获得真空的泵,称为机械真空泵。
机械真空泵是真空应用领域中使用最普遍的一类泵,它是真空获得设备的重要组成部分。机械真空泵分类如下:

七、描述机械真空泵性能的参量:
1、抽气速率[单位:m3/s;L/s;m3/h;cft/min(立方英尺/分)]
当泵装有标准试验罩并按规定条件工作时,从试验罩流过的气体流量与在实验罩上指定位置测得的平衡压力之比。简称泵的抽速。即在一定的压力、温度下,真空泵在单位时间内从被抽容器中抽走的气体体积。
2、极限压力(极限真空)(单位:Pa)
泵装有标准试验罩并按规定条件工作,在不引入气体正常工作的情况下,趋向稳定的最低压力。即真空泵的入口端经过充分抽气后所能达到的最低的稳定的压力。
3、启动压力
泵无损坏启动并有抽气作用的压力
4、前级压力
排气压力低于一个大气压力的真空泵的出口压力。
5、最大前级压力
超过了能使泵损坏的前级压力。
6、最大工作压力
对应最大抽气量的入口压力。在此压力下,泵能连续工作而不恶化或损坏。
7、抽气量(Q单位:Pa·m3·S-1;Pa·L·S-1)
流经泵入口的气体流量。
8、压缩比
泵对给定气体的出口压力与入口压力之比。
其中泵的抽气速率和极限压力两个参量是在实际应用中选配真空泵的最重要的参量。
八、抽气速率单位换算:
抽气速率单位换算表如下:
| 单位 |
m3/s
(立方米/秒) |
L/s
(升/秒) |
m3/h
(立方米/小时) |
cft/min
(立方英尺/分) |
1 m3/s
(立方米/秒) |
1 |
1000 |
3600 |
2118.88 |
1 L/s
(升/秒) |
10-3 |
1 |
3.6 |
2.119 |
1 m3/h
(立方米/小时) |
2.78×10-4 |
0.278 |
1 |
0.59 |
1 cft/min
(立方英尺/分) |
4.72×10-4 |
0.47 |
1.69 |
1 |
九、机械真空泵的型号及规格表示法:
国产的各种机械真空泵的型号通常用汉语拼音字母来表示。汉语拼音字母表示泵的类型;字母前的数字表示泵的级数,单级时“1”省略;字母后边横线后的数字表示泵的抽速,如m3/h、L/s等。
例:
| 1. |
XD-063 |
2. |
2X-30 |
|
XD-表示定片式旋片单级真空泵 |
|
2-表示双级 |
|
063-表示抽气速率为63m3/h |
|
X-表示旋片式真空泵 |
|
|
|
30-表示抽气速率为30L/s |
部分机械真空泵的型号与名称:
| 型号 |
名 称 |
型号 |
名 称 |
X |
旋片式真空泵 |
D |
定片式真空泵 |
XD |
定片式旋片真空泵 |
XZ |
直联式旋片泵 |
W |
往复式真空泵 |
SZ |
水环泵 |
WY |
移动阀式往复泵 |
SZB |
悬臂式结构水环泵 |
WL |
立式往复泵 |
SZZ |
直联式水环泵 |
H |
滑阀式真空泵 |
ZJ |
罗茨真空泵 |
YZ |
余摆线真空泵 |
F |
分子真空泵 |
十、真空泵的选择:
随着真空应用的发展,真空泵的种类已发展到很多种,其抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升;极限压力(极限真空)从低真空到10-12Pa以上的超高真空范围。
???? 由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽,因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范围,只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求,选择不同类型的真空泵。
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