上海交通大学：《低温原理及应用》课程教学资源（课件讲稿）第13讲 真空技术

真空系统的流导 流体粘度 管道长度 1284Lm 圆管连续流，泊叶松方程 △p= πD 4 管道直径 流体平均密度 真空工况p很低，可作为理想气 体（等温流动） 代入p=pM/RT 平均压力p=(P,+P2)12 128 uLRT m △卫= 连续流 πD4pM

真空系统的流导 圆管连续流, 泊叶松方程    4 128 D L m p    管道长度 管道直径 流体平均密度 流体粘度 真空工况p很低，可作为理想气 体（等温流动） 代入   p M / RT p  ( p  p ) / 1 2 平均压力 2 D p M LRT m p 4 128      连续流

当气体压力降低，混合流（有时也被称作滑流）在管路中形成，位于管壁临近位置 的气体分子速度并不等于0，而是以一定速度沿平行于管轴的方向在壁面上"滑 行"，根据气体的运动定理，圆管中混合流的质量流量 混合流 128 uLR T DD 2M 自由分子流（长管中），入》D πM D3△p m (长管)自由分子流 18R.T L 在自由分子流方式下的流体其质量流量与压力降成正比，并与管 径的三次方成正比

当气体压力降低，混合流(有时也被称作滑流)在管路中形成，位于管壁临近位置 的气体分子速度并不等于0，而是以一定速度沿平行于管轴的方向在壁面上"滑 行"，根据气体的运动定理，圆管中混合流的质量流量 ) ] 2 ( 8 [1 128 1 / 2 4 M R T LR T p D D p p m         混合流 自由分子流（长管中）, λ》D L D p R T M m u   3 18   (长管） 自由分子流 在自由分子流方式下的流体其质量流量与压力降成正比，并与管 径的三次方成正比

真空工程中更为普遍使用的参数是排气量，该参数的定义是 o=pi= m RT M 单位是Pa·m3/s 体积流量测量点所对应的压力值 体积流量 m 在真空单元中引入流导C,定义为C= ·流导的概念在分析复 △p △P 杂的真空管路系统时非 得出通过长圆管的流导 常重要； πD4p 1.连续流层流 C= 电路中的电导的计算， 128uL 可以通过画出等效线路， p 8μ πRT 2.混合流 C= (1+ 再根据线路求出总流导。 128L PD V2M 3.自由分子流 πRT C- V18 M L ·由各独立流单元串联形成的系统其总流导C,的计算式为 -Σ C 与电路理论相似 ·由各独立流单元并联形成的系统其总流导计算式为 C。=∑ C

真空工程中更为普遍使用的参数是排气量，该参数的定义是 M m RT Q p V     在真空单元中引入流导C, 定义为      m p Q C  得出通过长圆管的流导 1.连续流层流 2.混合流 3.自由分子流 C D p L    4 128 ) 2 8 (1 128 4 M RT L p D D p C       L D M RT C 3 18   • 流导的概念在分析复 杂的真空管路系统时非 常重要； •电路中的电导的计算, 可以通过画出等效线路, 再根据线路求出总流导。 1 1 C 0 Ci i   •由各独立流单元并联形成的系统其总流导计算式为 C C i i 0   体积流量测量点所对应的压力值 体积流量 单位是 Pa m /s 3  •由各独立流单元串联形成的系统其总流导C0的计算式为 与电路理论相似

4真空系统抽气时间的计算 将系统从环境压力抽到所希望的操作压力所需的时间。 真空空间的压力 泵的排气量 泵进口处压力 系统抽速S。=Qp 机械泵 泵抽速S。=Qp 漏孔 抽空管 m out p Co=Q/(p-p) 介于真空腔室与真空泵之间的管路系 统的总流导与排气量之间的关系 真空腔 体积V 0↓ 图：真空系统抽气时间计算示意图 1 1 泵抽气速度Sp,系统抽气速度Ss及管路总流导Co之间的关系 S C 系统抽气速度对于真空系统的抽气时间有很大的影响

pi p C0=Q/(p-pi ) 图:真空系统抽气时间计算示意图 体积V 泵抽速Sp=Q/pi 系统抽速Ss=Q/p 4 真空系统抽气时间的计算 将系统从环境压力抽到所希望的操作压力所需的时间。 真空空间的压力 泵的排气量 泵进口处压力 介于真空腔室与真空泵之间的管路系 统的总流导与排气量之间的关系 1 1 1 S s S p C o   系统抽气速度对于真空系统的抽气时间有很大的影响 泵抽气速度Sp, 系统抽气速度Ss及管路总流导Co之间的关系

与抽气时间有关的因素 渗透 内漏 实漏 容器体积 虚漏 放气 虚漏举例 扩散 返流 “漏”的概念 死空间 带放气孔的螺钉 由于泄漏而进入系统的质量流量以符号m: ①实际漏孔： ②系统中的捕集气体以及潜伏的气袋的气体释放所表现出的虚假漏孔： ③金属壁面或密封原料的“放气”一任何材料当被暴露于真空时，其表面和其内 部或两者同时都可能释放气体

“漏”的概念 死空间 带放气孔的螺钉 虚漏举例 与抽气时间有关的因素 容器体积 ①实际漏孔； ②系统中的捕集气体以及潜伏的气袋的气体释放所表现出的虚假漏孔； ③金属壁面或密封原料的“放气”—任何材料当被暴露于真空时，其表面和其内 部或两者同时都可能释放气体。 由于泄漏而进入系统的质量流量以符号ml：