FE第二章流體輸送

第二章流體輸送FluidTransport第一節(jié)離心泵第二節(jié)

其他類型的泵第三節(jié)風(fēng)機(jī)第四節(jié)

氣體壓縮第五節(jié)

真空技術(shù)(一)流體輸送的工程目的低位高位，或低壓高壓，或遠(yuǎn)距離輸送或高阻管路。(二)管路對(duì)輸送機(jī)械要求流體輸送機(jī)械向流體提供能量，用于提高流體的位能和克服管路的阻力損失，均以能量形式（主要是壓強(qiáng)能）表現(xiàn)。

流體輸送(三)可調(diào)用的工程手段最常用的：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)——旋轉(zhuǎn)式輸送機(jī)械往復(fù)運(yùn)動(dòng)——往復(fù)式輸送機(jī)械輸送機(jī)械按工作原理分：輸送液體——泵，輸送氣體——風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)動(dòng)力式（葉輪式）：利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪輸送流體。如離心泵，旋渦泵等；容積式（正位移式）：利用往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞或轉(zhuǎn)子的周期性擠壓輸送流體，包括往復(fù)式，旋轉(zhuǎn)式；流體動(dòng)力作用式：利用一種流體高速噴射輸送另一種流體，如噴射泵。第一節(jié)離心泵2-1離心泵的結(jié)構(gòu)原理2.1A離心泵的工作原理2.1B離心泵的主要部件

2-2離心泵的性能

2.2A離心泵的主要性能參數(shù)2.2B離心泵的特性曲線2-3離心泵的安裝高度和工作點(diǎn)2.3A離心泵的安裝高度2.3B離心泵的工作點(diǎn)主要部件葉輪泵軸泵殼軸封裝置軸向推力平衡裝置（如平衡孔）1—葉輪2—泵殼3—泵軸4—吸入管5—底閥6—排出管旋轉(zhuǎn)部件靜止部件2.1B

離心泵的主要部件2-1離心泵的結(jié)構(gòu)原理

離心泵（centrifugalpump）是生產(chǎn)中最常用的液體輸送機(jī)械⒈葉輪：是離心直接對(duì)液體做功的構(gòu)件，是離心泵的關(guān)鍵部件。通常由3-12片后彎的葉片組成，葉輪安裝在泵軸上，并放在泵殼內(nèi)。

作用：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給被輸送的液體，使通過離心泵的液體靜壓能和動(dòng)能均有所提高。分類：開式葉輪半閉式葉輪閉式葉輪開式葉輪開式葉輪沒有前、后蓋板，僅有葉片和輪轂；結(jié)構(gòu)簡單，清洗方便；但是液體易發(fā)生倒流，效率較低；適合于輸送漿液和含有固粒懸浮物的液體，不易堵塞。半閉式葉輪：吸液口一側(cè)無蓋板，效率也較低；適用于輸送懸浮液。閉式葉輪有前后輪蓋；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高；效率較高，適于輸送清潔流體；應(yīng)用廣泛?！?.泵殼：

作用：匯聚流體，能量轉(zhuǎn)化（將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能）。蝸牛形，又稱蝸殼3.導(dǎo)輪

導(dǎo)輪具有若干逐漸轉(zhuǎn)向和擴(kuò)大的流道，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，并可減少能量損失4.軸封裝置軸封裝置填料密封機(jī)械密封泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)而泵殼不動(dòng)，泵軸與泵殼接觸處有間隙；防止泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏出或外界空氣漏入泵內(nèi)，須設(shè)置軸封裝置。填料密封：又稱填料函，或者盤根箱填料函殼填料環(huán)軟填料填料壓蓋雙頭螺栓螺母特點(diǎn)：簡單易行，但維修工作量大，容易泄漏；不適用于易燃，易爆，有毒或者貴重液體的輸送。機(jī)械密封：又稱端面密封動(dòng)環(huán)靜環(huán)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，價(jià)格貴，裝卸和更換零件不便；但密封性能好，壽命長，功率消耗小，安全性好。彈簧5.軸向推力平衡裝置平衡孔：葉輪后輪蓋上開孔；平衡管：泵殼上的接管通到泵的吸入口；平衡盤：用于多級(jí)離心泵，設(shè)在最后一級(jí)葉輪的后面。5.軸向推力平衡裝置2-1離心泵的結(jié)構(gòu)原理

離心泵（centrifugalpump）是生產(chǎn)中最常用的液體輸送機(jī)械2.1A

離心泵的工作原理

泵由一組彎曲葉片組成的葉輪1置于泵殼2內(nèi)葉輪被緊固在泵軸3上

泵殼中央的吸入口4與吸入管路5連接

排出口8與排出管路9相連接離心泵啟動(dòng)后，泵軸帶動(dòng)葉輪一起旋轉(zhuǎn)，泵殼內(nèi)的液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量，使流向葉輪外周的液體的流速增大。液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后，因殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使液體減速，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能。于是具有較高壓強(qiáng)的液體從泵的排出口進(jìn)入排出管道，被輸送到所需的場(chǎng)所。在液體受迫由葉輪中心流向外緣的同時(shí)，在葉輪中心形成低壓，液體在吸液口和葉輪中心處的勢(shì)能差的作用下源源不斷吸入葉輪。2.1A

離心泵的工作原理防止離心泵的“氣縛”現(xiàn)象離心泵工作原理動(dòng)畫http://www.yzj.cc/contents.asp?tid=39/programs/view/lMINlUOxe44/離心泵結(jié)構(gòu)動(dòng)畫2-2離心泵的性能2.2A

離心泵的主要性能參數(shù)1.流量qv泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積,m3/s2.轉(zhuǎn)速

n泵軸單位時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)周數(shù)，r/s,r/min3.揚(yáng)程（壓頭）

H泵給予單位重量（1N）液體的能量，m(即J/N)－液體流經(jīng)泵的壓頭損失，m4.功率軸功率P指由原動(dòng)機(jī)傳給泵軸的功率，單位W有效功率Pe單位時(shí)間流體經(jīng)泵得到的能量w=Hgqm=qvρ5.效率ηη=Pe/PP=Pe/η這些性能參數(shù)間是相互影響的Pe=qvHρg(W)2.2B

離心泵的特性曲線

性能參數(shù)間的關(guān)系繪成曲線稱為離心泵的特性曲線（Characteristiccurves）

離心泵的特性曲線一般指在轉(zhuǎn)速n一定時(shí)三條曲線：H~qvP~qvη~qvη~qv曲線有最高點(diǎn)泵在與最高效率相對(duì)應(yīng)的流量及壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)，與最佳效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的qv、H、P稱為最佳工況參數(shù)。習(xí)題1（p.81）求離心泵的壓頭H吸入管d1=350mm,吸入口pvm=29.3kPa,排出管d2=310mm，排出口pg=350kPa，兩表間垂直距離350mm,流量540m3/h解Δp=pg+pvm=350+29.3=379.3kPa=39.1m2特性曲線的影響因素(1)液體密度的影響離心泵的理論流量qv和理論壓頭HT∞與液體密度無關(guān)，離心泵的效率η也與密度無關(guān)，離心泵的軸功率P則隨液體密度的增加而增加。(2)液體粘度的影響液體粘度的改變將直接改變其在離心泵內(nèi)的能量損失，因此，H—Q、N—Q、—Q曲線都將隨之而變。液體運(yùn)動(dòng)粘度<2010-6

m2/s時(shí)影響不大，超過此值則應(yīng)進(jìn)行換算。Qs：額定流量，離心泵輸送清水時(shí)最高效率下對(duì)應(yīng)的流量0.4~40m3/minQ，H，η——分別為離心泵輸送清水時(shí)的流量、壓頭和效率；

Q’，H’，η’——分別為離心泵輸送其他粘性液體時(shí)的流量、壓頭和效率；CQ，CH，Cη——分別為離心泵的流量、壓頭和效率的換算系數(shù)0.04~0.4m3/min(3)葉輪轉(zhuǎn)速的影響當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速的改變不大時(shí)（<20%）：η’=η比例定律在同一轉(zhuǎn)速下，如葉輪直徑的切割幅度不大時(shí)（葉輪直徑的變化≤10%），泵的效率不變，則泵的流量、揚(yáng)程和軸功率與葉輪直徑的近似關(guān)系為:(4)葉輪直徑的影響切割定律

由離心泵的工作原理可知，從整個(gè)吸入管路到泵的吸入口，液體的壓強(qiáng)是不斷降低的，在離心泵的葉片入口附近形成低壓區(qū)。泵的吸液作用是靠0-0和1-1截面的勢(shì)能差來實(shí)現(xiàn)的當(dāng)0-0截面壓強(qiáng)一定時(shí)，若泵吸入口1-1截面的壓強(qiáng)越低，則吸上高度越高2-3離心泵的安裝高度和工作點(diǎn)2.3A

離心泵的安裝高度離心泵的“汽蝕”現(xiàn)象

當(dāng)泵內(nèi)某點(diǎn)的壓強(qiáng)低至液體飽和蒸汽壓時(shí)部分液體將汽化，產(chǎn)生的汽泡被液流帶入葉輪內(nèi)壓力較高處再凝聚。由于凝聚點(diǎn)處產(chǎn)生瞬間真空，造成周圍液體高速?zèng)_擊該點(diǎn)，產(chǎn)生劇烈的水擊。瞬間壓力可高達(dá)數(shù)十個(gè)MPa，眾多的水擊點(diǎn)上水擊頻率可高達(dá)數(shù)十kHz，且水擊能量瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為熱量，水擊點(diǎn)局部瞬時(shí)溫度可達(dá)230℃以上。2.3A

離心泵的安裝高度離心泵的“汽蝕”現(xiàn)象

癥狀：噪聲大、泵體振動(dòng)，流量、壓頭、效率都明顯下降。后果：高頻沖擊加之高溫腐蝕同時(shí)作用使葉片表面產(chǎn)生一個(gè)個(gè)凹穴，嚴(yán)重時(shí)成海綿狀而迅速破壞。防止措施：把離心泵安裝在恰當(dāng)?shù)母叨任恢蒙?，確保泵內(nèi)壓強(qiáng)最低點(diǎn)處的靜壓超過工作溫度下被輸送液體的飽和蒸汽壓（p1>pv)。

離心泵的安裝高度不是任意的，而是要受到“汽蝕”現(xiàn)象的限制。反映這一限制的因素，從泵本身的吸上性能考慮，常采用兩種指標(biāo)來表示，即離心泵的允許吸上真空度和氣蝕余量。

求Hg

常用兩法：允許吸上真空高度Hs汽蝕余量Δh1.允許吸上真空高度Hs0-0′和1-1′間伯努利方程：－液體經(jīng)吸入管的壓頭損失，m

離心泵的Hs值由制造廠在樣本或說明書中給出

為提高Hg，選用直徑稍大而且盡可能短的吸入管，盡量減少彎頭，不安截止閥，如環(huán)境非標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,液體非溫度20℃水,Hs應(yīng)校正：大氣壓頭飽和蒸汽壓頭2.汽蝕余量Δh

泵入口處液體的靜壓頭與動(dòng)壓頭之和超過其飽和蒸汽壓頭的某一最小指定值

泵的實(shí)際安裝高度比允許安裝高度低0.5~1m

例：用一臺(tái)離心泵在海拔高度400m處輸送40℃的水，從泵樣本中查得該泵的允許吸上真空高度Hs=7.0m，若吸入管的壓頭損失約為1mH2O,泵入口處的動(dòng)壓頭為0.2mH2O。試確定該離心泵的安裝高度。已知海拔高度400m處的大氣壓力為9.85mH2O。解：泵的實(shí)際安裝高度為5.14-0.5=4.64m。

例：用一臺(tái)離心油泵從貯槽向反應(yīng)器輸送液態(tài)異丁烷，從泵樣本中查得在輸送流量下該泵的氣蝕余量Δh＝3.5m。貯罐內(nèi)液面上方的壓力為6.52×l05Pa。異丁烷在輸送溫度下的飽和蒸氣壓為6.38×l05Pa，密度為530kg/m3。吸入管路的壓頭損失為1.2m。試問，當(dāng)泵的入口處位于貯罐內(nèi)液面以下1.5m時(shí)，該泵能否正常操作。解：允許安裝高度為已知泵的實(shí)際安裝高度為-1.5m大于計(jì)算結(jié)果。說明泵在輸送異丁烷過程中會(huì)發(fā)生“汽蝕”現(xiàn)象，不能確保泵的正常操作。將泵的安裝高度降至-2.0-0.5＝-2.5m才能確保其正常操作。2.3B離心泵的工作點(diǎn)1.管路特性曲線（離心泵的工作曲線）令令2.

離心泵的工作點(diǎn)

將離心泵的特性曲線II和管路特性曲線I繪制在同一壓頭-流量坐標(biāo)圖上

兩曲線相交點(diǎn)M,是離心泵在該管路中的工作點(diǎn)（dutypoint）

若工作點(diǎn)所對(duì)應(yīng)效率在最高效率區(qū)，則該工作點(diǎn)是適宜的3.流量調(diào)節(jié)

可以采用流量調(diào)節(jié)改變管路特性曲線,或者改變泵的特性曲線,改變泵的工作點(diǎn)M,使工作點(diǎn)處于高效率區(qū)。(1)改變管路特性曲線（如改變閥門開度）該調(diào)節(jié)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，流量可以連續(xù)變化，但管路上阻力損失大且可能使泵的工作點(diǎn)位于低效率區(qū)，因此多在調(diào)節(jié)幅度不大但需經(jīng)常調(diào)節(jié)的場(chǎng)合下使用。3.流量調(diào)節(jié)(2)改變泵H-Q特性曲線：泵的轉(zhuǎn)速n2<n<n1葉輪直徑D1’<D1(3)兩種流量調(diào)節(jié)方式的比較改變排出管上閥門開度的方法，會(huì)使一部分能量額外消耗在閥門的局部阻力上，不太經(jīng)濟(jì)，但簡單易行，且便于連續(xù)調(diào)節(jié)。改變泵的轉(zhuǎn)速的方法比較經(jīng)濟(jì)，因?yàn)闊o額外的能量損耗。但需要變速裝置或價(jià)格昂貴的變速原動(dòng)機(jī)，且難以達(dá)到流量連續(xù)調(diào)節(jié)的目的。改變?nèi)~輪直徑的方法也比較經(jīng)濟(jì)，但調(diào)節(jié)范圍不大，否則會(huì)降低泵的效率。改變泵的特性曲線的方法很少用。

例某離心泵qv=280L/min,H=18m,問該泵能否將密度1060kg/m3的液體以流量15m3/h從敞口槽送到高8.5m,表壓300kPa的設(shè)備中.管路φ76×3.5mm,l+le=124m,λ=0.03。解H=18m兩者qv相近，但泵H遠(yuǎn)小于管路系統(tǒng)所需H

，

不能完成第二節(jié)

其他類型的泵2-5往復(fù)泵2.5A往復(fù)泵的工作原理2.5B往復(fù)泵的輸液量和流量調(diào)節(jié)2-6

旋轉(zhuǎn)泵

除離心泵外，其他類型的泵：往復(fù)泵和旋轉(zhuǎn)泵都屬正位移泵，流量只與活塞和轉(zhuǎn)子的位移有關(guān)2-5

往復(fù)泵2.5A往復(fù)泵的工作原理

往復(fù)泵（reciprocatingpump）主要由泵缸1,活塞或柱塞2，吸入閥3，排出閥4等所組成

當(dāng)活塞自左至右移動(dòng)時(shí)，工作室容積增大，形成低壓,吸入管內(nèi)液體推開吸入閥進(jìn)入工作室

當(dāng)活塞由右至左移動(dòng)時(shí)，吸入閥受壓而關(guān)閉，排出閥被高壓液體推開，缸內(nèi)液體被壓入排出管路。往復(fù)泵有多種形式壓頭較高的液體輸送用柱塞泵柱塞泵輸送腐蝕性強(qiáng)的液體用隔膜泵隔膜泵2－柱塞5－隔膜柱塞泵軸向式徑向式隔膜泵工作原理：當(dāng)隔膜泵活塞向后面移動(dòng)的時(shí)候，膜片漸漸的凹進(jìn)去，隔膜泵腔內(nèi)的體積越變?cè)酱螅瑝毫σ簿碗S之降低，當(dāng)壓力低于入口管壓力的時(shí)候，泵的入口閥門打開，流體流入隔膜泵腔內(nèi)，直至流體充滿隔膜泵腔，這時(shí)入口閥門關(guān)閉。吸入過程完成，開始?jí)撼鲞^程?；钊蚯耙苿?dòng)，膜片慢慢鼓起的進(jìn)修，隔膜泵腔內(nèi)的體積越來越小，腔內(nèi)壓力越來越大，出口閥門被壓開，流體被壓出泵腔，當(dāng)活塞達(dá)到外止點(diǎn)時(shí)，出口閥門因重力和彈簧力的作用而關(guān)閉，流體排出過程結(jié)束，隔膜泵又開始了新的吸入過程。就這樣不停的吸入和排出，隔膜泵完成了輸送流體的目的。/tech/detail-75159.html/js/detail-41142.html2.5B往復(fù)泵的輸液量和流量調(diào)節(jié)1.

往復(fù)泵的輸液量單缸單動(dòng)往復(fù)泵的理論平均流量：單缸雙動(dòng)：三柱塞往復(fù)泵：qvt=3Asn實(shí)際平均輸出液量：s—沖程，m2.往復(fù)泵的特性曲線理論上往復(fù)泵流量qv與壓頭H無關(guān)

象往復(fù)泵這類泵，流量只與活塞的位移有關(guān)而與管路無關(guān)；而其揚(yáng)程只與管路情況有關(guān)而與流量無關(guān)：此即為正位移泵其特性曲線：qvt與H無關(guān)qv當(dāng)H較大↑而稍有↓3.流量調(diào)節(jié)(1)改變s和n(2)安回流支路2-6

旋轉(zhuǎn)泵

旋轉(zhuǎn)泵（rotarypump）依靠泵體內(nèi)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用而吸入和排出液體旋轉(zhuǎn)泵也屬于正位移泵羅茨泵滑板泵

齒輪泵螺桿泵第三節(jié)風(fēng)機(jī)氣體輸送機(jī)械可按其終壓分成四類1.通風(fēng)機(jī)終壓p2

≤

15kPa(表壓),壓縮比p2/p1=1~1.152.鼓風(fēng)機(jī)終壓p2:15~300kPa(表壓)，p2/p1<43.壓縮機(jī)p2>300kPa(表壓)，p2/p1>44.真空泵使p1<p2，一般p2=pa通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)通稱為風(fēng)機(jī)2-7通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)2.7A通風(fēng)機(jī)

食品工業(yè)中常用的通風(fēng)機(jī)（fan）有軸流式和離心式兩類。廣泛使用離心式通風(fēng)機(jī)（centrifugalfan）。按風(fēng)壓大小分：（1）低壓離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓≤1kPa(表壓)（2）中壓離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為1~3kPa(表壓)（3）高壓離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為3~15kPa(表壓)1.

離心式通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)類似離心泵，主要由葉輪、機(jī)殼和機(jī)座組成2.離心式通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)(1)風(fēng)量qv

以吸入狀態(tài)計(jì)的體積流量，常用m3/h(2)風(fēng)壓全風(fēng)壓(Pa)（z2-z1）較小,ρΣhf也可忽略pt=(p2-p1)+ρu22/2

(Pa)式中，p2

-p1=pst

稱靜風(fēng)壓ρu22/2=pd

稱動(dòng)風(fēng)壓pt=pst+pd(3)功率有效功率

Pe=ptqv(W)(4)效率

ηη=Pe/P2.7B鼓風(fēng)機(jī)1.離心鼓風(fēng)機(jī)單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)pt≤30kPa需風(fēng)壓較高，采多級(jí)鼓風(fēng)機(jī)（幾個(gè)葉輪串聯(lián)）2.旋轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)pt≤80kPa

羅茨鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理與羅茨泵相似，橢圓形機(jī)殼內(nèi)裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)子。定n時(shí)，qv與pt無關(guān)。第四節(jié)

氣體壓縮2-8

往復(fù)壓縮機(jī)的工作原理

2.8A

理想壓縮循環(huán)2.8B

有余隙壓縮循環(huán)2-9

往復(fù)壓縮機(jī)的性能2.9A

往復(fù)壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)2.9B

多級(jí)壓縮

壓縮機(jī)(compressor)是應(yīng)用較廣的氣體輸送機(jī)械之一2-8往復(fù)壓縮機(jī)的工作原理2.8A理想壓縮循環(huán)理想壓縮循環(huán)假設(shè)：①理想氣體，②無阻力損失，③無泄漏，④無余隙理想壓縮循環(huán)四步構(gòu)成：吸氣、壓縮、排氣和瞬時(shí)降壓pVp14123p2Ⅰ.吸氣過程

(4→1)

WI=-p1V1Ⅱ.

壓縮過程

(1→2）（1）壓縮是等溫過程如果可逆（2）壓縮是絕熱過程k-氣體的絕熱指數(shù)，（3）壓縮是多變過程m-氣體的多變指數(shù)1<m<kpVp1p2Vp14123p2III.排氣過程(2→3）WIII=p2V2IV.瞬時(shí)降壓（3→4）WIV=0四步構(gòu)成壓縮循環(huán)，總功：p14123p2VWI=-p1V12.8B有余隙壓縮循環(huán)設(shè)：V=V1-V3為活塞掃過體積Ve=V1-V4為吸氣體積定義ε=V3/V

為余隙因數(shù)設(shè)：為容積因數(shù)若余隙氣體膨脹過程3→4是個(gè)多變過程pV3V4V1Vp14123p22-9往復(fù)壓縮機(jī)的性能2.9A

往復(fù)壓縮機(jī)的主要性能參數(shù)1.排氣量單動(dòng)理論吸氣量雙動(dòng)多缸實(shí)際排氣量式中λd

－送氣因數(shù),一般λd=0.8～0.95λv

2.

功率若膨脹和壓縮都是絕熱過程理論功率：軸功率：

2.9B多級(jí)壓縮多級(jí)壓縮的優(yōu)點(diǎn)：1.避免排出氣體溫度過高

2.減少功耗雙級(jí)壓縮比單級(jí)壓縮節(jié)省理論功3.提高氣缸容積利用率p2/p1↑：λv↓習(xí)題9（p.82）空氣p1=105PaP2=9×105Pa兩方案：①用單級(jí)壓縮機(jī)②用雙級(jí)壓縮機(jī)（中間冷卻）若空氣初溫和中冷后溫度皆20℃,ε=0.07,k=1.4比較兩方案的理論功和容積因數(shù)。解

(1)

單級(jí)

p2/p1=9

設(shè)空氣1kg,=

4.14×105J0.73

(2)雙級(jí)p2/p1=3×3=9W2=W1=1.08×105JW=W1+W2=2.16×105J0.92

0.84雙級(jí)比單級(jí)W↓,λv↑第五節(jié)

真空技術(shù)2-10

真空技術(shù)的物理基礎(chǔ)2.10A真空的基本概念2.10B低壓稀薄氣體的流動(dòng)2-11真空泵

2-11A真空泵的分類和性能

2.11B幾種常用的真空泵2-10

真空技術(shù)的物理基礎(chǔ)2.10A

真空的基本概念可按絕對(duì)壓力pab劃分真空區(qū)域（1）低真空

pab

：102~1kPa（2）中真空

pab

：103~0.1Pa（3）高真空

pab：0.1~10-5Pa1.

分子數(shù)密度n單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)按Boltzmann常量k=R/NA=1.381×10-23J/K2.平均自由程ud用分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度●●uu√2u平均自由程常溫的空氣，T=298K，d=3.72×10-10m若p=1.01×105Pa,=6.63×10-8mp=10-4Pa,則=6.70×10-3/p!本次習(xí)題p.8143.分子撞擊率－單位時(shí)間內(nèi)撞擊在單位壁面上的分子數(shù)分子平均速度x-向分速度dAux真空度↑：pab↓，n↓，↑，↓2.1B低壓稀薄氣體的流動(dòng)1.流動(dòng)區(qū)域的劃分單位時(shí)間內(nèi)氣體分子間的碰撞次數(shù)單位時(shí)間內(nèi)氣體分子與器壁碰撞次數(shù)可以按X/Y

的大小劃分氣體的狀態(tài)：當(dāng)X/Y>100,氣體為黏性態(tài)；當(dāng)100>X/Y>1/3,氣體為過渡態(tài)；當(dāng)X/Y<1/3,氣體為分子態(tài)。(1)低壓氣體的狀態(tài)(2)低壓氣體流動(dòng)區(qū)域的劃分設(shè)：管道是直徑為D的圓管諾森數(shù)1/3100分子流中間流粘性流2.真空導(dǎo)管中氣體的流量（1）體積流量qv

qv=Au(m3/s)（2）分子流量NN=qvn(s-1)（3）通流量q'v

q'v=qvp3.流導(dǎo)C三種流量的關(guān)系式：q'v=qvp=qvnkT=NkT穩(wěn)定流動(dòng)：N=qv1n1=qv2n2N=C（n1-n2）

(s-1)或類似于歐姆定律C－導(dǎo)管的流導(dǎo),m3/s1/C－導(dǎo)管的流阻q'v=C(p1-p2)對(duì)于長徑比L/D≥20的圓長管，層流時(shí)，N=C（n1-n2）4.抽速泵的抽速Sp

，單位為m3/s

SpCpppS導(dǎo)管流導(dǎo)為C,容器抽速S=?q'v=S·p=Sp·pp=C(p-pp)Sp·pp=Cp-Cpp(Sp+C)Pp=Cp真空技術(shù)的基本方程

例用流導(dǎo)40L/s的管道連以泵抽速為120L/s的真空泵使罐中氣體抽去0.6m3,需時(shí)多少?解t=V/S=600/30=20sC=40L/sSp=120L/s2-11真空泵

2.11A真空泵的分類和性能1.真空的獲得方法(1)利用排氣的方法獲得真空(2)利用吸氣劑獲得真空(3)利用冷凝吸附作用獲得真空2.真空泵的分類