真空的獲得與測(cè)量

真空的獲得與測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)真空的基礎(chǔ)知識(shí)，了解常用真空泵、真空規(guī)；2、 學(xué)習(xí)使用機(jī)械泵對(duì)定容容器抽真空，并用真空計(jì)測(cè)量真空，計(jì)算有效抽速；3、 學(xué)習(xí)使用靜態(tài)升壓法來(lái)檢測(cè)真空系統(tǒng)漏率并判斷漏氣來(lái)源。二、 實(shí)驗(yàn)原理1、 真空的基本概念（1） 真空：低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)。自然真空：氣壓隨海拔高度增加而減小，存在于宇宙空間。人為真空：用真空泵抽掉容器中的氣體。（2） 真空量度單位1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=760Torr=1.013x105Pa，1Torr=133.3Pa（3） 真空區(qū)域的劃分目前尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，常見的劃分為：粗真空105-103Pa；低真空103-10-1Pa；高真空10-1-10-6Pa；超高真空10-6-10-10Pa；極高真空<10-10Pa。2、 真空的獲得——真空泵（1）原理：如圖所示，當(dāng)泵工作后，形成壓差，p1>p2，實(shí)現(xiàn)了抽氣。被抽容器（2）真空泵的分類氣體傳輸泵是一種能將氣體不斷地吸入并排出泵外以達(dá)到抽氣目的的真空泵，例如旋片機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、渦輪分子泵。氣體捕集泵是一種使氣體分子短期或永久吸附、凝結(jié)在泵內(nèi)表面的真空泵，例如分子篩

吸附泵、鈦升華泵、濺射離子泵、低溫泵和吸氣劑泵。（3）旋片機(jī)械泵旋片泵主要由泵體、轉(zhuǎn)子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內(nèi)偏心地安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)表面相切（二者有很小的間隙），轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個(gè)旋片。旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動(dòng)。排氣口進(jìn)氣口加油塞排氣閥門標(biāo)原油轉(zhuǎn)子旄片定子油塞..油分離器排氣口進(jìn)氣口加油塞排氣閥門標(biāo)原油轉(zhuǎn)子旄片定子油塞..油分離器.加料Hhx、工作原理：吸氣一壓縮一排氣，定子浸在油中起潤(rùn)滑，密封和堵塞縫隙的作用。主要參量：抽速和極限壓強(qiáng)。由于極限壓強(qiáng)較高，常用做前級(jí)泵（預(yù)抽泵）。3、真空測(cè)量一一電阻真空計(jì)在熱偶真空規(guī)中，在作為熱絲的Pt絲中通過恒定強(qiáng)度的電流。在達(dá)到熱平衡以后，電流提供的加熱功率與通過空間熱輻射、金屬絲熱傳導(dǎo)以及氣體分子熱傳導(dǎo)而損失的功率相等，因而熱絲的溫度將隨著真空度的不同而呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。電源皮拉尼規(guī)有稱為熱阻式真空規(guī)，其工作原理與熱偶真空規(guī)相似，皮拉尼規(guī)以電橋的方式,通過測(cè)量熱絲的電阻隨溫度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)真空度的測(cè)量。4、 定容法測(cè)機(jī)械泵的有效抽速設(shè)被抽容器的容積為V,氣體壓強(qiáng)為p,容器內(nèi)的氣體總量為pV。令機(jī)械泵的有效抽速s,則dt時(shí)間抽出的氣體量等于氣體總量的減少，即p*s*dt=-Vdp式中V是恒量，故有s=-V*d(lnp)/dt由s的表達(dá)式可看出，隨著氣壓p的降低，有效抽速s也越來(lái)越小，達(dá)到極限壓強(qiáng)時(shí)，即p不再變化時(shí)，有效抽速s為0。5、 真空檢漏與靜態(tài)升壓法一個(gè)高真空系統(tǒng)，如果經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間抽氣，仍達(dá)不到預(yù)期的真空度，在排除泵的因素后,可能的原因有:蒸氣源：水蒸氣、機(jī)械泵油和擴(kuò)散泵油的蒸氣、高真空的密封油脂和封蠟的蒸氣及系統(tǒng)內(nèi)其他污染物，形成蒸氣源。表面放氣：系統(tǒng)的器壁、系統(tǒng)內(nèi)金屬元件表面吸附著大量氣體分子，在低壓下向系統(tǒng)內(nèi)釋放。真漏：真空系統(tǒng)連接部位安裝不良，焊接處有漏孔或漏隙及閥門處密封不嚴(yán)所造成。對(duì)于蒸氣源和表面放氣，首先在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)。盡量選擇蒸氣壓低的真空泵油，其次是搞好真空清潔，使系統(tǒng)表面清潔、干燥，然后在真空條件下烘烤去氣，但材料吸附的氣體不可能完全去除，在壓強(qiáng)較低時(shí)，表面放氣還是存在。實(shí)驗(yàn)中的主要問題是真漏，這正是檢漏所要解決的問題。檢漏的首要問題是要判斷系統(tǒng)是否漏氣，其次是確定漏氣率的大小，以便確定它是否在允許范圍，最后是用合適的儀器找出漏孔的確切位置，用合適的密封材料堵漏。靜態(tài)升壓法在高真空系統(tǒng)，漏孔或漏隙用肉眼一般是看不出來(lái)的我們通常采用靜態(tài)升壓法，即把系統(tǒng)抽到一定壓強(qiáng)后，關(guān)閉閥門，將被檢部分與泵隔開，由于漏氣和表面放氣，被檢部分的壓強(qiáng)將隨時(shí)間而上升，用電離真空計(jì)或復(fù)合真空計(jì)和秒表，測(cè)出P-T關(guān)系曲線，由曲線形狀，我們可以判斷系統(tǒng)是否漏氣，如下圖所示。1）直線A平行于T軸，說(shuō)明壓強(qiáng)是恒量它不隨時(shí)間而變化，表明系統(tǒng)既無(wú)放氣也無(wú)漏氣。2）曲線B開始上升較快而后漸漸變成平行于T軸的直線。這說(shuō)明系統(tǒng)只有放氣而無(wú)漏氣，氣壓較低時(shí)放氣速率較大，達(dá)到某一氣壓值時(shí)，放氣速率和吸氣速率相等，達(dá)到平衡，曲線即趨于水平直線。Ap3） 直線C是一斜率為f的直線。這說(shuō)明系統(tǒng)只有漏氣，系統(tǒng)的漏率為AtApQ護(hù)At式中V是被檢容器的體積。4） 曲線D開始上升較快，而后漸漸減慢，最后變成直線，這說(shuō)明系統(tǒng)既有放氣也有漏氣，曲線D是B和C的疊加。一個(gè)真空系統(tǒng)（或容器）要做到絕對(duì)不漏氣是不現(xiàn)實(shí)的，只要漏孔的漏率足夠小，使得平衡壓強(qiáng)低于真空系統(tǒng)工作所需要的壓強(qiáng)，這些漏孔就是允許的。真空系統(tǒng)正常工作所能允許的最大漏氣量，稱為最大允許漏率，簡(jiǎn)稱允許漏率。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備本實(shí)驗(yàn)采用DE500型多功能真空鍍膜機(jī)，結(jié)構(gòu)示意圖參考現(xiàn)場(chǎng)講解。四、 實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作參考現(xiàn)場(chǎng)講解。五、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 利用機(jī)械泵對(duì)預(yù)真空室進(jìn)行抽真空；2、 利用電阻真空計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的真空度，每隔10秒記錄真空值，計(jì)算有效抽速；3、 關(guān)閉真空閥門，每隔10秒記錄真空值，用靜態(tài)升壓法測(cè)量封閉系統(tǒng)的漏率，并分析系統(tǒng)是哪種情況的漏氣。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?實(shí)驗(yàn)原理（真空的定義、抽真空原理、旋片機(jī)械泵工作原理（圖示說(shuō)明），定容法測(cè)機(jī)械泵的有效抽速及靜態(tài)升壓法簡(jiǎn)單