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山西十一选五经验之谈:真空常識

文字:[大][中][小] 2015-5-30    瀏覽次數:5850    

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真空是什么

真空是指給定空間內的氣體壓強小于該地區一個標準大氣壓的氣體狀態。真空是稀薄的氣體,與大氣相比它有一系列優點,例如氣體稀薄、氧氣少、環境清潔、沒有水氣、氣體分子密度小、各種氣體運動無阻礙等等。


利用真空環境,可以實現真空鍍膜、真空輸送、真空脫氣、真空熔煉、抽除有害氣體、空間模擬以及化工、食品、醫藥、電機制造等工業的蒸餾、蒸發、干燥等等工業生產過程。由于上述的特點,在真空環境中進行某些工藝過程有著一些不可比擬的優點。


在真空狀態下,氣體的稀薄程度通常用壓強值來表示,但在實際真空應用中,通常習慣用“壓力”來代替“壓強”作為氣體稀薄程度的表示。現代真空技術能獲得的氣體壓強為大氣壓至10-11Pa的真空。這是一個非常大的真空范圍,而且各個真空應用部門所涉及的工作壓強的范圍不盡相同,因此任何一種類型的真空泵都不可能完全適用,現今只能根據不同的工作壓強范圍和不同的工作要求,使用不同類型的真空泵來創造需要的真空環境。為了使用方便以及經濟性的要求,有時將各種真空泵按其性能要求結合起來,以真空機組形式出現。


真空泵是用以產生、改善和維持真空的裝置。按工作原理,真空泵基本上分為氣體傳輸泵及氣體捕集泵兩種類:


常用的氣體傳輸泵有:往復真空泵、無油渦旋真空泵、旋片真空泵、定片真空泵、滑閥真空泵、液(水)環真空泵、羅茨真空泵、分子泵、噴射泵、擴散泵、油增壓泵、爪型干式泵等。


常用的氣體捕集泵有:吸附泵、離子泵、低溫泵、吸氣劑泵等。

真空泵在真空系統中所起的作用

由于各種真空泵的性能除均能滿足對容器進行抽真空的共同點之外,尚具有不同之處。因此在選用時必須明確泵在真空系統中所承擔的工作任務是十分重要的,泵在各種不同工作領域中所起的作用歸納起來主要有如下幾個方面:

1、主泵

所謂主泵就是對真空系統被抽容器直接進行抽真空,以獲得滿足工藝要求所需真空度的真空泵。

2、粗抽泵

粗抽泵是指從大氣壓開始降低真空系統壓強達到另一抽氣系統可以開始工作的真空泵。

3、前級泵

前級泵是指用于使另一個泵的前級壓強維持在其最高許可的前級壓強以下的真空泵。

4、維持泵

維持泵是指當真空系統抽氣很小時,不能有效的利用主要前級泵。為此,在真空系統中另配一種抽氣速度較小的輔助前級泵來維持主泵的正常工作或維持已抽空的容器所需的低壓的真空泵。

5、粗真空泵或低真空泵

粗、低真空泵是指從大氣開始,降低被抽容器的壓強后工作在低真空或粗真空壓強范圍內的真空泵。

6、高真空泵

高真空泵是指在高真空范圍工作的真空泵。

7、超高真空泵

超高真空泵是指在超高真空范圍工作的真空泵。

8、增壓泵

增壓泵通常指工作在低真空泵和高真空泵之間,用以提高抽氣系統在中間壓強范圍的抽氣量或降低前級泵抽氣速率要求的真空泵。

相對真空度與絕對真空度的關系

真空度的表示方法通常有兩種:

一是用“絕對壓力”、“絕對真空度”(即比“理論真空”高多少壓力)來表示:

絕對真空度需要用絕對壓力儀表測量,在20℃、海拔高度=0的地方,用于測量真空度的儀表(絕對真空表)的初始值為101.325KPa。(即一個標準大氣壓)

二是用“相對壓力”、“相對真空度”(即比“大氣壓”低多少壓力) 來表示:

相對真空度是指被測對象的壓力與測量地點大氣壓的差值。用普通真空表測量。在沒有真空的狀態下(即常壓時),表的初始值為0。當測量真空時,它的值介于0到-101.325KPa(一般用負數表示)之間。

國際真空行業通用的“真空度”,是用絕對壓力標識;指的是“極限真空、絕對真空度、絕對壓力”。但“相對真空度”(相對壓力、真空表表壓、負壓)由于測量方法簡便、測量儀器非常普遍、容易買到且價格便宜,因此也被廣泛應用。理論上二者是可以相互換算的,兩者換算方法如下:

相對真空度=絕對真空度(絕對壓力)-測量地點的氣壓

例如:

如果絕對壓力為80KPa,則相對真空度約為80-100=-20Kpa,(測量地點的氣壓假設為100KPa)在普通真空表上就顯示為-0.02MPa。

如果普通真空表測量值為-75KPa,則表示比測量地點的大氣壓低75KPa的真空狀態。

常用的真空度單位有Pa、Kpa、Mpa、大氣壓、公斤(Kgf/cm2)、mmHg、mbar、bar、PSI等。近似換算關系如下:

1MPa=1000KPa

1KPa=1000Pa

1大氣壓=100KPa=0.1MPa

1大氣壓=1公斤(Kgf/cm2)=760mmHg

1大氣壓=14.5PSI

1KPa=10mbar

1bar=1000mbar

常見非爪泵與爪泵優缺點對照


水環泵(液環):

常見問題:有介質真空泵,工作中被抽物料與介質混合,真空度低,且物料再回收和污水處理費用高,易污染環境。

爪    泵:無潤滑介質真空泵,清潔真空且真空度高,回收物料純度高且可100%回收無污染,不用做污水處理,環境評比過關。

旋片泵:

常見問題:有介質真空泵,工作中易產生返流,在化工環境工作中抽出的可凝性氣體液化后造成真空泵油乳化,真空度降低。需定期更換真空油,維護保養費用高。

爪    泵:無介質真空泵,清潔真空,無返流,工作中排液可集中回收及集中處理可保持恒定真空壓強。

往復泵(W泵、活塞泵):

常見問題:無介質真空泵,結構屬于氣缸和活塞的相對滑動形成真空環境,在化工行業遇有結晶介質時,易對活塞或氣缸造成損毀,形成生產停滯。同時被抽氣體含有大量液體時不適用。

爪    泵:無介質真空泵,無摩擦結構和工作原理,在化工、電子行業遇有結晶介質時,可順利抽除,不會對泵體造成損壞。

蒸汽泵:

常見問題:能耗大、真空度低,污水處理費用高,易對環境造成很大污染。

爪    泵:節能、環保,物料回收后可再利用,不會對環境造成污染。

渦旋泵:

常見問題:無介質真空泵,適用于清潔真空,且最大抽速只能到15L/S。但工作環境中的可凝性氣體產生的液體每日不可超過25克。有粉塵的工作環境易造成渦輪的損耗。

爪    泵:無介質真空泵,適用于清潔真空。工作環境中的可凝性氣體產生的液體,能在泵的工作過程中排出,無維護費用。

真空名詞術語

1、真空的定義

真空系統指低于該地區大氣壓的稀簿氣體狀態。

2、真空度

處于真空狀態下的氣體稀簿程度,通常用“真空度高”和“真空度低”來表示。真空度高表示真空度“好”的意思,真空度低表示真空度“差”的意思。

3、真空度單位

通常用托(Torr)為單位,近年國際上取用帕(Pa)作為單位。

1托=1/760大氣壓=1毫米汞柱

4、托與帕的轉換

1托=133.322帕 或 1帕=7.5×10-3托

5、平均自由程

作無規則熱運動的氣體粒子,相繼兩次碰撞所飛越的平均距離,用符號“λ”表示。

6、流量

單位時間流過任意截面的氣體量,符號用“Q”表示,單位為帕·升/秒(Pa·L/s)或托·升/秒(Torr·L/s)。

7、流導

表示真空管道通過氣體的能力。單位為升/秒(L/s),在穩定狀態下,管道流導等于管道流量除以管道兩端壓強差。符號記作“U”。   

U=Q/(P2- P1)

8、壓力或壓強

氣體分子作用于容器壁的單位面積上的力,用“P”表示。

9、標準大氣壓

壓強為每平方厘米101325達因的氣壓,符號:(Atm)。

10、極限真空

真空容器經充分抽氣后,穩定在某一真空度,此真空度稱為極限真空。通常真空容器須經12小時煉氣,再經12小時抽真空,最后一個小時每隔10分鐘測量一次,取其10次的平均值為極限真空值。

11、抽氣速率

在一定的壓強和溫度下,單位時間內由泵進氣口處抽走的氣體稱為抽氣速率,簡稱抽速。即Sp=Q/(P-P0)

12、熱偶真空計

利用熱電偶的電勢與加熱元件的溫度有關,元件的溫度又與氣體的熱傳導有關的原理來測量真空度的真空計。

13、電離真空計(又稱熱陰極電離計)

由筒狀收集極,柵網和位于柵網中心的燈絲構成,筒狀收集極在柵網外面。熱陰極發射電子電離氣體分子,離子被收集極收集,根據收集的離子流大小來測量氣體壓強的真空計。

14、復合真空計

由熱偶真空計與熱陰極電離真空計組成,測量范圍從大氣----10-5Pa。

15、冷陰極電離計

陽極筒的兩端有一對陰極板,在外加磁場作用,陽極筒內形成潘寧放電產生離子,根據陰極板收集的離子流的大小來測定氣體壓強的真空計。

16、電阻真空計

利用加熱元件的電阻與溫度有關,元件的溫度又與氣體傳導有關的原理,通過電橋電路來測量真空度的真空計。

17、麥克勞真空計(壓縮式真空計)

將待測的氣體用汞(或油)壓縮到一極小體積,然后比較開管和閉管的液柱差,利用玻義爾定律直接算出氣體壓強的一種絕對真空計。

18、B-A規

這是一種陰極與收集極倒置的熱陰極電離規。收集極是一根細絲,放在柵網中心,燈絲放在柵網外面,因而減少軟X射線影響,延伸測量下限,可測超高真空。

19、無油渦旋真空泵

無油渦旋真空泵由泵頭、電機、機座等構成。泵頭含有動、定渦旋盤、曲軸、密封件、風扇和泵殼等。渦旋盤為圓形平面和其上伸出的一條或幾條漸開線螺旋形盤壁組成,定渦旋盤與動渦旋盤組成渦旋盤付構成無油渦旋真空泵的基本抽氣機構。工作過程中動、定渦旋盤互不接觸,依靠相對運動形成容積不斷縮小的新月形吸氣腔和壓縮腔,通過吸氣、壓縮、排氣的循環,使氣體從抽氣口吸入、排氣口排出。

無油渦旋真空泵具有清潔無油、性能穩定、低噪音、低振動、低能耗等優點,是真正的無油真空泵。

20、往復真空泵

利用活塞的往復運動而進行抽氣的機械真空泵。

21、油封機械真空泵

用油來保持密封的機械真空泵,可分為定片式、旋片式、滑閥式、余擺線式等。

22、羅茨真空泵

具有一對同步高速旋轉的8字形轉子的機械真空泵,此泵不可以單獨抽氣,需配旋片、水環等可直排大氣的前級真空泵。

23、渦輪分子真空泵

有一高速旋轉的葉輪,當氣體分子與高速旋轉的渦輪葉片相碰撞時就被驅向出氣口再由前級泵抽除。

24、氣體顆粒過濾器

GWT系列真空系統氣體塵??帕9似髦饕汕惶?、濾芯組件、密封圈、快卸法蘭等組成。腔體采用鋁合金制造,表面硬質陽極耐腐蝕處理。內部帶有無污染、可重復使用的可拆卸濾芯組件,不會嚴重影響抽速,能有效過濾直徑大于10微米的塵??帕?、化學煙霧和噴霧,過濾效率達98%,適用于藥品、食品加工、陶瓷與玻璃加工、真空爐以及真空包裝機等的氣體過濾。

25、低溫真空泵

利用20K以下的低溫表面凝聚吸附氣體的真空泵。

26、冷阱(水冷擋板)

置于真空容器和泵之間,用于吸附氣體或捕集油蒸汽的裝置。

27、氣鎮閥

機械真空泵的壓縮室上開一小孔,并裝上調節閥,當打開閥并調節入氣量,轉子轉到某一位置,空氣就通過此孔摻入壓縮室以降低壓縮比,從而使大部分蒸汽不致凝結而和摻入的氣體一起被排除泵外起此作用的閥門稱為氣鎮閥。

28、真空冷凍干燥

真空冷凍干燥,也稱升華干燥。其原理是將材料冷凍,使其含有的水份變成冰塊,然后在真空下使冰升華而達到干燥目的。

29、真空蒸鍍

在真空環境中,將材料加熱并鍍到基片上稱為真空蒸鍍,或叫真空鍍膜。

30、真空干燥

利用真空環境下沸點低的特點來干燥物品的方法。

31、真空系統常用名稱

(1)主泵:在真空系統中,用于獲得所需要真空度來滿足特定工藝要求的真空泵,如真空鍍膜機中的渦輪分子泵就是主泵。

(2)前級泵:用于維持某一真空泵前級壓強低于其臨界前級壓強的真空泵。如羅茨泵前配置的旋片或滑閥泵就是前級泵。

(3)粗抽泵:從大氣壓下開始抽氣,并將系統壓力抽到另一真空泵開始工作的真空泵。如真空鍍膜機中的滑閥泵,就是粗抽泵。

(4)維持泵:在真空系統中,氣量很小時,不能有效地利用前級泵。為此配置一種容量較小的輔助泵來維持主泵工作,此泵叫維持泵

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