真空技術(shù)的基本知識課件

真空冶金學(xué)

VacuumMetallurgy主講鐘暉InstituteofvacuumMetallurgy

Schoolofmetallurgicalscienceandengineering真空冶金學(xué)

VacuumMetallurgy主講1真空冶金學(xué)前言真空技術(shù)的發(fā)展史第一章真空技術(shù)的基本知識第二章金屬真空蒸餾第三章有色合金中間產(chǎn)品的真空蒸餾分離第四章礦石及半成品的真空蒸餾第五章金屬化合物的真空還原第六章高熔點(diǎn)金屬的真空精煉第七章粉末材料的真空制備第八章金屬表面處理第九章真空技術(shù)在冶金中的其他應(yīng)用

真空冶金學(xué)前言真空技術(shù)的發(fā)展史2

真空冶金的應(yīng)

用，是建立在真空

技術(shù)的進(jìn)步和廣泛使

用的基礎(chǔ)上的。真空冶金的應(yīng)

用，是建立在真空

技術(shù)的3第一章真空技術(shù)的基本知識1.真空的含義及表征1.1大氣與真空1.2真空度的表征及單位1.3真空區(qū)域的劃分2.真空的獲得2.1

真空獲得設(shè)備旋片泵

定片式真空泵往復(fù)泵羅茨泵

水環(huán)真空泵分子泵滑閥式真空泵油擴(kuò)散泵

2.2真空泵的選型第一章真空技術(shù)的基本知識4第一章真空技術(shù)的基本知識3.真空測量及其設(shè)備3.1什么是真空測量3.2

真空計(jì)

3.3

全壓力測量

3.4

分壓力測量3.5

真空計(jì)校準(zhǔn)4.真空系統(tǒng)4.1什么是真空系統(tǒng)4.2真空系統(tǒng)的典型形式4.3真空閥門4.4捕集器4.5真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第一章真空技術(shù)的基本知識3.真空測量及其設(shè)備5第一章真空技術(shù)的基本知識5.真空系統(tǒng)漏氣和檢漏5.1

概述（基本概念）5.2

檢漏方法5.3

檢漏儀器5.4檢漏方法的選擇6.真空工程材料6.1材料的真空性能6.2真空系統(tǒng)對材料的要求6.3

常見的真空材料第一章真空技術(shù)的基本知識5.真空系統(tǒng)漏氣和檢漏6真空的含義及表征

1.1大氣與真空

（1）大氣的性質(zhì)

看不到、摸不著，無色，無味

每一升大氣大約有1克多重

大氣不但有一定的重量，而且它又是由各種不同氣體組成的

（2）大氣的壓力

由分子這種熱運(yùn)動所引起的氣體分子之間、氣體分子與地球表

面及地球表面上任何物體之間的頻繁碰撞的結(jié)果——產(chǎn)生大氣壓力（3）真空的科學(xué)含義

在給定的空間內(nèi)低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)或稀薄的氣體狀態(tài)。真空的含義及表征

1.1大氣與真空（1）大氣的性質(zhì)7真空的特點(diǎn):（1）真空狀態(tài)下的氣體壓力低于一個(gè)大氣壓；

（2）真空狀態(tài)下氣體的分子密度小于大氣狀態(tài)的氣體分子密度，氣體分子的自由程增大；（3）真空狀態(tài)下由于分子密度的減小，因此作為組成大氣組分的氧、氮等氣體含量(也包括水分的含量)也將相對減少。大氣壓力（托）平均自由路程[厘米]大氣壓力（托）平均自由路程[厘米]7606.5×10-81×10-55×102105×10

–41×10-85×10515×10-31×10-115×1081×10-35×1001×10-165×1013

常溫下大氣分子平均自由程與大氣壓力的關(guān)系真空的特點(diǎn):大氣壓力（托）平均自由路程大氣壓力（托）平均自由8常溫下低壓空間中大氣的分子密度壓力（托）大氣分子密度（個(gè)/厘米3）壓力（托）大氣分子密度（個(gè)/厘米3）7602.5×10191×10-73.3×1092409.7×10181×10-83.3×1081003.3×10181.8×10-83.3×108103.3×10171×10-93.3×10713.3×10161×10-103.3×1061×10-13.3×10151×10-113.3×1051×10-23.3×10141×10-123.3×1041×10-33.3×10131×10-123.3×1031×10-43.3×10121×10-143.3×1021×10-53.3×10111×10-153.3×1011×10-63.3×10101×10-163.3×100常溫下低壓空間中大氣的分子密度大氣分子密度（個(gè)/厘米3）壓力9自然真空

人為真空

自然真空

人為真空10真空度（degreeofvacuum）：

表示真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度，通常用壓力值來表示。

根據(jù)真空度定義，真空度最好用分子密度n表示，而以壓力表示真空度與此并不矛盾

在一般真空系統(tǒng)中，通常以各向同性的中性氣體的壓力這一流體靜力學(xué)的物理量表示真空度，因此，真空度的測量僅僅歸結(jié)于壓力的測量（注意測量條件）。（有限容器、靜止、穩(wěn)態(tài)及各向同性單一的中性氣氛）

1.2真空度的表征及單位真空度（degreeofvacuum）：

11真空度的其它表示方法自由程與真空度的關(guān)系真空度的其它表示方法自由程與真空度的關(guān)系12真空度的單位

根據(jù)氣體分子對表面碰撞而定義的氣體壓力，是碰撞表面單位面積上所受的力，單位為“帕斯卡”(Pascal)，簡稱“帕”(Pa)。真空度百分?jǐn)?shù)真空度的單位真空度百分?jǐn)?shù)13真空單位換算帕（Pa）：國際單位；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：0℃下水銀密度為13.595g*cm-3時(shí)，等于760毫米汞柱高的壓強(qiáng)；真空單位換算帕（Pa）：國際單位；141.3真空區(qū)域的劃分

劃分依據(jù)：真空在技術(shù)上的應(yīng)用特點(diǎn)、真空的物理特性、

真空獲得設(shè)備和真空檢測儀表的有效適用范圍

（GB3163）

低真空1.33×105~1.33×102（Pa）

低真空這種氣體狀態(tài)與常壓狀態(tài)相比較，只有分子數(shù)目由多變少的變化，而無氣體分子空間特性的變化,分子相互間碰撞頻繁。

利用真空與大氣之間的壓力差所產(chǎn)生的力可實(shí)現(xiàn)真空在下述方面的力學(xué)應(yīng)用。

具體應(yīng)用：

1.真空吸引和輸運(yùn)固體、液體、膠體和微粒；

2.真空吸盤起重、真空醫(yī)療器械；

3.真空成型，復(fù)制浮雕；

4.真空過濾；

5.真空浸漬。1.3真空區(qū)域的劃分

劃分依據(jù)：真空在技術(shù)上的應(yīng)15中真空1.33×102~1.33×10-1（Pa）

氣體分子間，分子與器壁間的相互碰撞不相上下，氣體分子密度較小。

利用氣體分子密度降低可實(shí)現(xiàn)無氧化加熱，利用氣壓降低時(shí)氣體的熱傳導(dǎo)及對流逐漸消失的原理實(shí)現(xiàn)真空隔熱和絕緣，利用壓強(qiáng)降低，液體沸點(diǎn)也降低的原理實(shí)現(xiàn)真空冷凍及真空干燥。

具體應(yīng)用：

1.黑色金屬的真空熔煉，脫氣、澆鑄和熱處理；

2.真空熱軋、真空表面滲鉻；

3.真空絕緣和真空隔熱；

4.真空蒸餾藥物、油類及高分子化合物；

5.真空冷凍、真空干燥；

6.真空包裝、真空充氣包裝；

7.高速空氣動力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的低壓風(fēng)洞。真空技術(shù)的基本知識課件16高真空1.33×10-1~1.33×10-5（Pa）

分子間相互碰撞極少、分子與器壁間碰撞頻繁,氣體分子密度小。利用氣體分子密度小，任何物質(zhì)與殘余氣體分子的化學(xué)作用微弱特點(diǎn)進(jìn)行真空冶金、真空鍍膜及真空器件生產(chǎn)。

具體應(yīng)用：

1.稀有金屬、超純金屬和合金、半導(dǎo)體材料的真空熔煉和精制；

常用結(jié)構(gòu)材料的真空還原冶金；

2.純金屬的真空蒸餾精練；放射性同位素蒸發(fā)；

3.難熔金屬的真空燒結(jié)；

4.半導(dǎo)體材料的真空提純和晶體制備；

5.高溫金相顯微鏡及高溫材料實(shí)驗(yàn)設(shè)備的制造；

6.真空鍍膜，離子注入．膜--刻蝕等表面改性；

7.電真空工業(yè)的電光管、離子管、電子源管、電子束管、電子

衍射儀，電子顯微鏡、x光顯微鏡，各種粒子加速器、能譜

儀、核輻射譜儀，中子管、氣體激光器的制造；

8.電子束除氣、電子束焊接，區(qū)域熔煉，電子束熔煉。高真空1.33×10-1~1.33×10-5（Pa）17超高真空<1.33×10-5（Pa）

氣體分子密度極低與器壁碰撞的次數(shù)極少，致使表面形成單分子層的時(shí)間增長，氣態(tài)空間中只有固體本身的原子幾乎沒有其他原子或分子的存在。

利用氣體分子密度極低與表面碰撞極少，表面形成單一分子層時(shí)間很長的原理實(shí)現(xiàn)表面物理與表面化學(xué)的研究具體應(yīng)用：

1.可控?zé)岷司圩兊难芯浚?/p>

2.時(shí)間基準(zhǔn)氫分子鏡的制作；

3.表面物理表面化學(xué)的研究；

4.宇宙空間環(huán)境的模擬；

5.大型同步質(zhì)子加速器的運(yùn)轉(zhuǎn)；

6.電磁懸浮式高精度陀螺儀的制作。

超高真空<1.33×10-5（Pa）18分子密度減小分子數(shù)減少抽走化學(xué)反應(yīng)吸附結(jié)晶容積擴(kuò)大2.真空的獲得

分子密度減小抽走2.真空的獲得

192.1真空獲得設(shè)備

真空泵：利用機(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。

某一封閉空間產(chǎn)生、改善和維持真空氣體傳輸真空泵（機(jī)械真空泵）：利用機(jī)械運(yùn)動(轉(zhuǎn)動或滑動)以獲得真空的設(shè)備

氣體捕集真空泵：使氣體分子被吸附或凝結(jié)在泵內(nèi)表面上以獲得真空的設(shè)備2.1真空獲得設(shè)備20A.氣體傳輸真空泵（1）變?nèi)菡婵毡?/p>

ⅰ.往復(fù)式真空泵：活塞式真空泵

ⅱ.旋轉(zhuǎn)式真空泵

1)油封式真空泵

（旋片式真空泵、定片式真空泵、滑閥式真空泵、余擺線真空泵等）

2)液環(huán)真空泵

3)干式真空泵

4)羅茨真空泵（２）動量傳輸泵

1)分子泵（牽引分子泵、渦輪分子泵

、復(fù)合分子泵

）

2)噴射泵

3)擴(kuò)散泵

4）油增壓泵(油擴(kuò)散噴射泵)

5）離子傳輸泵

B.氣體捕集式真空泵：

吸附泵、吸氣劑泵、吸氣劑離子泵、低溫泵

A.氣體傳輸真空泵21真空系統(tǒng)中不同作用的泵1、主泵：對被抽容器直接進(jìn)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：從大氣壓開始降低真空系統(tǒng)壓強(qiáng)達(dá)到另一抽氣系統(tǒng)可以開始工作的真空泵。3、前級泵：用于使另一個(gè)泵的前級壓強(qiáng)維持在其最高許可的前級壓強(qiáng)以下的真空泵。4、維持泵：當(dāng)真空系統(tǒng)抽氣很小時(shí)，不能有效的利用主要前級泵。為此，在真空系統(tǒng)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、增壓泵：工作在低真空泵和高真空泵之間，用以提高抽氣系統(tǒng)在中間壓強(qiáng)范圍的抽氣量或降低前級泵抽氣要求的真空泵。真空系統(tǒng)中不同作用的泵22被抽容器主泵粗抽泵前級泵大氣主泵出口前級泵入口啟動壓力前級壓力極限壓力維持泵增壓泵粗抽泵大氣主泵出口前級泵入口啟動壓力前級壓力極限壓力23

描述真空泵性能的參量抽氣速率(體積流率):一定壓力、溫度下真空泵在單位時(shí)間內(nèi)從被抽

容器中抽走的氣體體積(單位：m3·s-1；L·s-1)極限壓力（極限真空）:

泵的入口端經(jīng)過充分抽氣后所能達(dá)到的最

低的穩(wěn)定的壓力（單位：Pa）

起動壓力:

泵無損壞起動并有抽氣作用的壓力。前級壓力:

排氣壓力低于一個(gè)大氣壓力的真空泵的出口壓力。最大前級壓力:

超過了能使泵損壞的前級壓力。

最大工作壓力:

對應(yīng)最大抽氣量的入口壓力。泵能連續(xù)工作而不惡

化或損壞。抽氣量Q：單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)泵入口的氣體流量（單位：Pa·m3·S-1；

Pa·L·S-1

）壓縮比:

泵對給定氣體的出口壓力與入口壓力之比。水蒸氣允許量：它是指泵在正常環(huán)境條件下，氣鎮(zhèn)泵在連續(xù)工作時(shí)

能抽除的水蒸氣質(zhì)量流量。（單位：kg/h）描述真空泵24機(jī)械真空泵的規(guī)格及型號表示法

國產(chǎn)各種真空泵是由基本型號和輔助型兩部分組成，兩者中間為一橫線。其表達(dá)型式為123—456。格中數(shù)字123表示基本型號，456表示輔助型號。

國產(chǎn)的各種機(jī)械真空泵的型號通常是用漢語拼音字母來表示(如下表所示)。漢語拼音字母表示泵的類型；字母前的數(shù)字表示泵的級數(shù)，單級時(shí)“1”省略；字母后邊橫線后的數(shù)字表示泵的抽速(L/S)。

某些真空泵系列對其抽氣速率則以幾何級數(shù)來分檔。其單位是“L/S”。共分18個(gè)等級，分別為0.2，0.5，1，2，4，8，15，30，70，150，300，600，1200，2500，5000，10000，20000，40000。真空泵系列有時(shí)也可用泵的入口尺寸來表示，其單位是“mm”。

例：2X一70

表示雙級旋片式真空泵,抽氣速率為70L／S。機(jī)械真空泵的規(guī)格及型號表示法國產(chǎn)各種真空泵是由基本型號25型

號名

稱型

號名

稱W

WY

WL

SZ

SZB

SZZ

XXDLK往復(fù)式真空泵

移動閥式往復(fù)泵

立式往復(fù)泵

水環(huán)泵

懸臂式結(jié)構(gòu)水環(huán)泵

直聯(lián)式水環(huán)泵

旋片式真空泵單級多旋片式真空泵濺射離子泵油擴(kuò)散真空泵H

YZ

ZJ

ZJK

F

D

XZZSP滑閥式真空泵

余擺線真空泵

羅茨真空泵

真空電機(jī)羅茨真空泵

分子真空泵

定片式真空泵

直聯(lián)式旋片泵油擴(kuò)散噴射泵（油增壓泵）升華泵水蒸氣噴射泵常用真空泵的漢語拼音代號及名稱型號名稱型號名稱W

WY

WL

SZ

SZB

SZZ26旋片泵slidingvanerotaryvacuumpump

油封式機(jī)械真空泵，其工作壓強(qiáng)范圍為101325~1.33×10-2（Pa）屬于低真空泵，是真空技術(shù)中最基本的真空獲得設(shè)備之一。旋片泵的工作原理示意圖

旋片泵slidingvanerotaryvacuu27旋片泵可以抽除密封容器中的干燥氣體，若附有氣鎮(zhèn)裝置，還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過高的，有毒有爆炸性的，對金屬有腐蝕性的、對泵油會起化學(xué)反應(yīng)以及含有顆粒塵埃的氣體。旋片泵可以單獨(dú)使用，也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級泵。旋片泵可以抽除密封容器中的干燥氣體，若附有氣鎮(zhèn)282X雙級旋片式真空泵：由高壓級與低壓級二部分組成，可達(dá)到6×10-2pa，可單獨(dú)使用，也可與增壓泵、擴(kuò)散泵、分子泵等超高真空泵連接在一起作為前級泵使用X系列單級旋片式真空泵：一種新型低真空獲得設(shè)

備，能抽除一定量的水蒸

氣，既可以做主泵，也可作

為羅茨真空泵的前級泵，配

成機(jī)組使用.2X雙級旋片式真空泵：X系列單級旋片式真空泵：29定片式真空泵

定片式真空泵抽速較小，有單級、雙級之分，雙級泵的極限真空可達(dá)10-1Pa。泵的結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命較長和檢修容易，但由于其工作性能不如旋片泵。定片式真空泵

定片式真空泵抽速較小，有單級、雙級之分，雙級泵30滑閥式真空泵rotarypistonvacuumpump

滑閥式真空泵的抽氣原理與旋片泵相似，但兩者結(jié)構(gòu)不同?；y式真空泵是利用滑閥機(jī)構(gòu)來改變吸氣腔容積的，故稱滑閥泵。

滑閥式真空泵rotarypistonvacuumpu31

滑閥泵可分單級泵和雙級泵兩種，有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)形式。單級泵的極限壓力為0.4～1.3Pa；雙級泵的極限壓力為6×10-2—10-1Pa。一般抽速超過150L*S-1的大泵都采用單級形式。這種泵可單獨(dú)使用，也可作其它泵的前級泵用。

滑閥泵具有允許工作壓力高(104Pa)、抽氣量大、能在較惡劣環(huán)境下連續(xù)工作，經(jīng)久耐用等突出優(yōu)點(diǎn)，滑閥泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動和操音較大，泵的振動影響真空系統(tǒng)的穩(wěn)定?？s短泵的壽命，并對環(huán)境造成污染。此外,對于可凝性氣體的抽除不利,須設(shè)置氣鎮(zhèn)閥或于冷凝器配套,或改為熱泵。特點(diǎn)：特點(diǎn)：32往復(fù)式真空泵(活塞式真空泵)pistonvacuumpump往復(fù)式真空泵工作原理圖

1.氣缸2.活塞3.曲柄連桿機(jī)構(gòu)4.排氣閥5.吸氣閥往復(fù)式真空泵(活塞式真空泵)pistonvacuum33特點(diǎn)：

往復(fù)式真空泵為低真空獲得設(shè)備，用以從內(nèi)部壓力等于或低于一個(gè)大氣壓的容器中抽除氣體，被抽氣體的溫度一般不超過35℃。

往復(fù)泵的極限壓力，單級為4×102～103Pa，雙級可達(dá)1Pa。

往復(fù)泵有干式和濕式之分。干式泵只能抽氣體，濕式泵可抽氣體和液體的混合物，極限壓力要比干式泵的高。

它與旋片式真空泵相比較，它能被制成大抽速的泵，主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動較大等。其在很多場合可由液環(huán)式真空泵所取代。

特點(diǎn)：往復(fù)式真空泵為低真空獲得設(shè)備，用以從內(nèi)部壓力等于34羅茨真空泵（簡稱羅茨泵）rootsvacuumpump

羅茨真空泵（簡稱羅茨泵）rootsvacuumpump35羅茨泵的特點(diǎn)：無內(nèi)壓縮，在較寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)有較大的抽速；高、中真空泵需要前級泵。極限真空除取決于泵本身結(jié)構(gòu)和制造精度外，還取決于前級泵的極限真空；起動快，能立即工作；對被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感；轉(zhuǎn)子不必潤滑，泵腔內(nèi)無油；振動小，轉(zhuǎn)子動平衡條件較好，沒有排氣閥；驅(qū)動功率小，機(jī)械摩擦損失??；結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低。分類：直排大氣的低真空羅茨泵中真空羅茨泵（機(jī)械增壓泵）高真空多級羅茨泵羅茨泵的特點(diǎn)：分類：36水環(huán)真空泵

liquidringvacuumpump

水環(huán)真空泵liquidringvacuumpump37水環(huán)真空泵的特點(diǎn)真空度低，受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液，極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2000~4000Pa。用油作工作液，可達(dá)130Pa。結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，可與電動機(jī)直聯(lián)，無須減速裝置。用小結(jié)構(gòu)尺寸，可獲得大排氣量，占地面積小。泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進(jìn)行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。效率低，一般在30%左右，較好的可達(dá)50%?？梢猿槌兹?、易爆的氣體、帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。水環(huán)真空泵的特點(diǎn)真空度低，受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工38分子真空泵molecularpump

分子泵：動量傳輸泵在分子流區(qū)域內(nèi)靠高速運(yùn)動的剛體表面?zhèn)鬟f給氣體分子以動量，使氣體分子在剛體表面的運(yùn)動方向上產(chǎn)生定向流動，從而達(dá)到抽氣的目的。

1)牽引分子泵氣體分子與高速運(yùn)動的轉(zhuǎn)子相碰撞而獲得動量，被驅(qū)送到泵的出口。

2)渦輪分子泵靠高速旋轉(zhuǎn)的動葉片和靜止的定葉片相互配合來實(shí)現(xiàn)抽氣的。這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。

3)復(fù)合分子泵它是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯(lián)組合起來的一種復(fù)合型的分子真空泵。

分子真空泵molecularpump分子泵：動量傳輸39牽引分子泵優(yōu)點(diǎn)：起動時(shí)間短，在分子流態(tài)下有很高的壓縮比，能抽除各種氣體和蒸汽，特別適于抽除較重的氣體。

缺點(diǎn)：抽速小，密封間隙太小，工作可靠性較差，易出機(jī)械故障等，因此除特殊需要外，實(shí)際上很少應(yīng)用。牽引分子泵結(jié)構(gòu)原理圖牽引分子泵牽引分子泵結(jié)構(gòu)原理圖40渦輪分子泵:

工作壓力范圍寬，在10-1

～10-8pa范圍內(nèi)具有穩(wěn)定抽速；起動時(shí)間短，能抽除各種氣體和蒸氣；分子泵適用于在要求清潔的高真空和超高真空的儀器及設(shè)備上使用。也可用來作為離子泵、升華泵、低溫泵等氣體捕集超高真空泵的前級預(yù)抽真空泵使用。

注意：對不同種類氣體的抽除效果不一樣。1.動片2.定片3.進(jìn)氣口4.軸5.軸承6.排氣口渦輪分子泵:工作壓力范圍寬，在10-1～10-841復(fù)合式分子泵:

渦輪分子泵與牽引分子泵的串聯(lián)組合，集兩種泵的優(yōu)點(diǎn)于一體，渦輪級主要用來提高泵的抽速，一般采用有利于提高抽速的葉片形狀，級數(shù)在l0級以內(nèi)。牽引級主要用來增加泵的壓縮比，提高泵的出口壓力。

泵在很寬的壓力范圍內(nèi)(10-6

～1Pa)具有較大的抽速和較高的壓縮比，大大提高了泵的出口壓力。渦輪葉片與盤式牽引泵的串聯(lián)組合渦輪葉片與筒式牽引泵的串聯(lián)組合

復(fù)合式分子泵:42水蒸汽噴射泵hydro-steamejectorpump噴射器的結(jié)構(gòu)示意和工作原理

水蒸汽噴射真空泵是有一定壓力的工作水蒸氣通過拉瓦爾噴嘴，減壓增速以超音速在吸入室與被抽介質(zhì)混合，攜帶被抽介質(zhì)一起向前運(yùn)動，進(jìn)入擴(kuò)壓管減速增壓，排至下一級噴射器或大氣，從而在吸入室形成真空。水蒸汽噴射泵hydro-steamejectorpump43四級噴射泵結(jié)構(gòu)示意圖三級噴射泵五級水蒸汽噴射泵

四級噴射泵結(jié)構(gòu)示意圖三級噴射泵五級水蒸汽噴射泵44特點(diǎn)：(1)該泵無機(jī)械運(yùn)動部分，不受摩擦、潤滑、振動等條件限制，因此可制成抽氣能力很大的泵。工作可靠，使用壽命長。只要泵的結(jié)構(gòu)材料選擇適當(dāng)，對于排除具有腐蝕性氣體、含有機(jī)械雜質(zhì)的氣體以及水蒸等場合極為有利。適用于有廉價(jià)的副產(chǎn)蒸汽或可利用的余汽、廢汽的場合。

(2)結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，占地面積小。(3)工作蒸汽壓力一般為0.4～0.9MPa。特點(diǎn)：45油擴(kuò)散泵diffusionpump

工作壓強(qiáng)范圍為10-2～10-6pa

1.蒸汽流2.蒸汽流導(dǎo)管3.氣相加熱器4.水管5.前置導(dǎo)油管6.分餾槽7.加熱器8.接機(jī)械泵9.接被抽容器10.氣體11.泵殼12.泵液油擴(kuò)散泵diffusionpump工作壓強(qiáng)范圍為146

噴射速度要高，噴口級數(shù)要多。工作物質(zhì)在常溫時(shí)應(yīng)是液體，并具有極低的蒸氣壓，油擴(kuò)散泵必須用機(jī)械泵為前級泵，將其抽出的氣體抽走，不能單獨(dú)使用。在擴(kuò)散泵和真空體系連接處安裝冷凝阱，以捕捉可能進(jìn)入體系的油蒸氣。

噴射速度要高，噴口級數(shù)要多。47氣體捕集式真空泵：

鈦升華泵的抽氣機(jī)理是化學(xué)吸附。升華器升華的鈦沉積在冷的泵體壁面上，形成新鮮的鈦膜，對氮、氧和一氧化碳等活性氣體有比較強(qiáng)烈的吸附作用，并形成氮化鈦、碳化鈦和氧化鈦等穩(wěn)定的化合物，但對惰性氣體和甲烷幾乎不吸附。鈦膜吸附氣體只能是單分子層的，在已吸附氣體分子的位置上不能再吸附氣體。因此，鈦升華器必須不斷地升華，使泵體壁面上不斷地沉積新的鈦膜，才能達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。

氣體捕集式真空泵：鈦升華泵的抽氣機(jī)理是化學(xué)吸48低溫真空泵

(又稱低溫泵、冷泵、冷凝泵)是一種利用低溫冷凝和低溫吸附原理抽氣的容積式真空泵，可獲得無油高真空。極限真空10-7

～10-9Pa

抽速大：特別是對H2O、H2

等氣體抽速很大，因而排氣速度比其他真空泵快，大大提高產(chǎn)品產(chǎn)出量；

?

適應(yīng)性強(qiáng)：真空腔內(nèi)無運(yùn)動部件，來自外界的干擾或來自真空系統(tǒng)的微粒不影響低溫泵工作；

?

可以安裝在任何方位；

?

運(yùn)動部件少且低速運(yùn)行，壽命長。

低溫真空泵(又稱低溫泵、冷泵、冷凝泵)是一種利用低溫冷凝和492.2、真空泵的選擇①真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的極限真空及工作壓強(qiáng)要求。②正確地選擇真空泵的工作點(diǎn)（壓強(qiáng)范圍）。③真空泵在其工作壓強(qiáng)下，應(yīng)能排走真空設(shè)備工藝過程中產(chǎn)生的全部氣體量。④正確地組合真空泵。⑤真空設(shè)備對油污染的要求。⑥了解被抽氣體成分，氣體中含不含可凝蒸氣，有無顆?；覊m，有無腐蝕性等。⑦真空泵排出來的油蒸氣對環(huán)境的影響。⑧真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的振動對工藝過程及環(huán)境有無影響。⑨真空泵的價(jià)格、運(yùn)轉(zhuǎn)及維修費(fèi)用。2.2、真空泵的選擇①真空泵的工作壓強(qiáng)應(yīng)該滿足真空設(shè)備的50

常用真空泵的工作壓強(qiáng)范圍及起動壓強(qiáng)真空泵種類工作壓強(qiáng)范圍（Pa）起動壓強(qiáng)（Pa）活塞式真空泵1×105～1.3×1021×105旋片式真空泵1×105～6.7×10-11×105水環(huán)式真空泵1×105～2.7×1031×105羅茨真空泵1.3×103～1.31.3×103渦輪分子泵1.3～1.3×10-51.3水蒸氣噴射泵1×105～1.3×10-11×105油擴(kuò)散泵1.3×10-2～1.3×10-71.3×10油蒸氣噴射泵1.3×10～1.3×10-2<1.3×105分子篩吸附泵1×105～1.3×10-11×105濺射離子泵1.3×10-3～1.3×10-96.7×10-1鈦升華泵1.3×10-2～1.3×10-91.3×10-2鋯鋁吸氣劑泵1.3×10～1.3×10-111.3×10低溫泵1.3～1.3×10-111.3～1.3×10-1

常用真空泵的工作壓強(qiáng)范圍及起動壓強(qiáng)真空泵種類工作壓強(qiáng)范圍51各種泵可達(dá)到的壓強(qiáng)范圍主泵前級泵粗抽泵各種泵可達(dá)到的壓強(qiáng)范圍主泵前級泵粗抽泵52各種冶金作業(yè)所需要的真空度（P×133.3，Pa）真空脫氣：100~102感應(yīng)熔煉：10-3~102電弧熔煉：10-3~100區(qū)域熔煉：10-9~10-2固態(tài)脫氣、燒結(jié)：10-7~100蒸發(fā)及濺射鍍膜：10-10~10-1真空蒸餾：10-6~5*10-1真空還原：10-5~3*101真空干燥、濃縮：10-3~10-1各種冶金作業(yè)所需要的真空度（P×133.3，Pa）真空脫氣：533.1什么是真空測量？真空測量全壓力測量分壓力測量真空計(jì)校準(zhǔn)真空度————壓力真空度測量—————壓力測量？？？測量真空度的儀器————真空計(jì)

3.真空度測量3.1什么是真空測量？真空測量全壓力測量分壓力測量真空計(jì)54

3.2真空計(jì)按真空度刻度方法分類:

絕對真空計(jì)（直接讀取氣體壓力，與氣體種類無關(guān)）

相對真空計(jì)（校準(zhǔn)后才能刻度，由真空規(guī)管和測量器

組成，與氣體種類有關(guān)）按真空計(jì)測量原理分類:

直接測量真空計(jì)：10~105Pa，測量壓力

間接測量真空計(jì)：＜

10Pa，測量與壓力有關(guān)的物理量的變化真空測量中可能的問題

近代真空技術(shù)所涉及的壓力范圍：19個(gè)數(shù)級(105～10-14Pa)

真空計(jì)的量程

寄生現(xiàn)象的存在

3.2真空計(jì)真空測量中可能的問題

近代真空55

一些真空計(jì)的壓力測量范圍真空計(jì)名稱測量范圍(Pa)真空計(jì)名稱測量范圍(Pa)水銀U型管105～10高真空電離真空計(jì)10-1～10-5油U型管104～1高壓力電離真空計(jì)102～10-4光干涉油微壓計(jì)1～10-2B-A計(jì)10-1～10-8壓縮式真空計(jì)(一般型)10-1～10-3寬量程電離真空計(jì)10～10-8壓縮式真空計(jì)(特殊型)10-1～10-5放射性電離真空計(jì)105～10-1彈性變形真空計(jì)105～102冷陰極磁放電真空計(jì)1～10-5薄膜真空計(jì)105～10-2磁控管型電離真空計(jì)10-2～10-11振膜真空計(jì)105～10-2熱輻射真空計(jì)10-1～10-5熱傳導(dǎo)真空計(jì)(一般型)102～10-1分壓力真空計(jì)10-1～10-14熱傳導(dǎo)真空計(jì)(對流型)105～10-1

一些真空計(jì)的壓力測量范圍真空計(jì)名稱測量范圍(Pa)真空計(jì)名563.3全壓力測量

totalpressuremeasureU型管真空計(jì)

彈性元件真空計(jì)

壓縮式真空計(jì)熱傳導(dǎo)真空計(jì)

熱陰極電離真空計(jì)

冷陰極電離真空計(jì)電容式薄膜真空計(jì)放射性電離真空計(jì)

磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)

3.3全壓力測量

totalpressur57U型管真空計(jì)

絕對真空計(jì)測量范圍：105～10Pa。。(1)開式U型管真空計(jì)：p測=p當(dāng)?shù)?（A-B）

(2)閉式U型管真空計(jì)：p測=0+（A-B）

（a）開式U型管真空計(jì)（b）閉式U型管真空計(jì)U型管真空計(jì)絕對真空計(jì)測量范圍：105～158U型管真空計(jì)玻璃管制成，其工作液體有多種，通常為水銀。管的一端與待測壓力的真空容器相連，另一端是封死的（預(yù)先抽至10-1Pa以下）或開口與大氣相通，以U型管兩端的液面差來指示真空度。

U型管真空計(jì)59彈性元件真空計(jì)

利用彈性元件在壓差作用下產(chǎn)生彈性變形的原理

測量范圍：粗真空(102～105Pa)。

結(jié)構(gòu)和外形上與工業(yè)用壓力表類似

彈簧管式膜盒式膜片式1-指針2-齒輪傳動3-連桿4-彈簧管5-膜盒6-膜片7-接頭8-外殼

彈性元件真空計(jì)利用彈性元件在壓差作用下產(chǎn)生彈性60<1>合理選擇量程。<2>不超過35℃使用，否則要校正。<3>壓力表指針平穩(wěn)后，才能讀數(shù)<4>定期校驗(yàn)。真空度=1.01×105×（1-A/0.1）Pa真空表壓力真空表<1>合理選擇量程。<2>不超過35℃使用，否則要校正。真61彈性元件真空表的主要特點(diǎn)：

(1)測量結(jié)果是氣體和蒸氣的全壓力，并與氣體種類、成分及其性

質(zhì)無關(guān)；

(2)測量過程中，儀表的吸氣和放氣很小，同時(shí)儀表內(nèi)部沒有高溫

部件，不會使油蒸氣分解；

(3)測量精度較高；

(4)反應(yīng)速度較快；

(5)結(jié)構(gòu)牢固，選用適當(dāng)材料能測量腐蝕性氣體；

(6)是絕對真空計(jì)，精度0.5級以上的表可作為標(biāo)準(zhǔn)表。彈性元件真空表的主要特點(diǎn)：62壓縮式真空計(jì)

麥克勞真空計(jì)(簡稱麥?zhǔn)嫌?jì))，絕對真空計(jì)

測量范圍為102～l0-3Pa

可做為校準(zhǔn)其它真空計(jì)的主要儀器。壓縮真空計(jì)的特點(diǎn)是：

讓被測真空系統(tǒng)的殘留氣體進(jìn)入規(guī)內(nèi)，然后加以壓縮，比較壓縮前后的體積和壓力的變化，就可算出其真空度。VV11V1VV11V1VV11V1VV11V1P=k×△h2K=πd2/4VVV11V1VV11V1VV11V1VV11V1dP(v+v1)=(p+△h)V11壓縮式真空計(jì)麥克勞真空計(jì)(簡稱麥?zhǔn)嫌?jì))，絕對真空計(jì)63

工作用壓縮真空計(jì)（簡稱座式真空計(jì)）是直接測量系統(tǒng)內(nèi)真空度的儀器，它對真空度的測量是絕對測量，測量適用于低真空和高真空區(qū)域，測量的精度很高，可用作（1-10-3）Pa真空測量標(biāo)準(zhǔn)。工作用壓縮真空計(jì)（簡稱座式真空計(jì)）是直接測量系64麥?zhǔn)嫌?jì)特點(diǎn)(1)刻度與氣體種類無關(guān)，這是對永久性氣體而言。

(2)測量范圍較寬，測量精度比較高，一般相對誤差在

lO%左右。

(3)不能連續(xù)測量。每測量一次需升降水銀一次，不能連續(xù)讀數(shù)，操作費(fèi)時(shí)。

(4)水銀蒸氣對人體有害。

PM-2型組合式麥?zhǔn)险婵毡?/p>

麥?zhǔn)嫌?jì)特點(diǎn)PM-2型組合式麥?zhǔn)险婵毡?5熱傳導(dǎo)真空計(jì)：粗真空和低真空測量

在一定的加熱條件下，低壓力下氣體分子熱傳導(dǎo)與壓力有關(guān)，相對真空計(jì)，須進(jìn)行校準(zhǔn)。

以氣體分子對熱絲的冷卻能力作為壓力的指示。熱絲的溫度T1是壓力p的函數(shù)。熱絲溫度的測量方法：

(1)利用熱絲隨溫度變化的線膨脹性質(zhì)

(2)利用熱電偶直接測量熱絲的溫度變化

(3)利用熱絲電阻隨溫度變化的性質(zhì)

膨脹式真空計(jì)熱偶真空計(jì)電阻真空計(jì)（熱敏電阻真空計(jì)）熱傳導(dǎo)真空計(jì)：粗真空和低真空測量在一定的66

（相對真空計(jì)）氣體種類的影響：

熱傳導(dǎo)真空計(jì)對不同氣體的測量結(jié)果是不同的，這是由于不同氣體分子的導(dǎo)熱系數(shù)不同引起的。因此，在測量不同氣體的壓力時(shí)，可根據(jù)干燥空氣(或氮?dú)?刻度的壓力讀數(shù)，再乘以相應(yīng)的被測氣體相對靈敏度，就可得到該氣體的實(shí)際壓力，即

Preal=S×Pread

式中

Pread——以干燥空氣(或氮?dú)?刻度的壓力計(jì)讀

數(shù)，Pa

Preal——被測氣體的實(shí)際壓力，Pa

S——被測氣體對空氣的相對靈敏度。（相對真空計(jì)）氣體種類的影響：67熱傳導(dǎo)規(guī)對一些氣體與蒸汽的相對靈敏度

氣體或蒸氣S氣體或蒸氣S空氣1一氧化碳0.97氫0.67二氧化碳0.94氮1.12二氧化硫0.77氖1.31甲烷0.61氬1.56乙烯0.86氮2.30乙炔0.60熱傳導(dǎo)規(guī)對一些氣體與蒸汽的相對靈敏度氣體或蒸氣S氣體或蒸氣68ZJ-51型熱偶真空規(guī)管測量范圍：65～0.1Pa

ZJ-51型熱偶真空規(guī)管69熱陰極電離真空計(jì)

工作原理：電子在電場中飛行時(shí)從電場獲得能量，若與氣體分子碰撞，將使氣體分子以一定幾率發(fā)生電離，產(chǎn)生正離子和次級電子。

在飛行路途中產(chǎn)生的正離子數(shù)，正比于氣體密度n，在一定溫度下正比于氣體的壓力p。因此，可根據(jù)離子電流的大小指示真空度。由燈絲加熱提供電子源的電離真空計(jì)稱為熱陰極電離真空計(jì)。熱陰極電離真空計(jì)由測量規(guī)管和電氣測量電路(真空計(jì)控制單元和指示單元)組成。規(guī)管功能是把非電量的氣體壓力轉(zhuǎn)換成電量——離子電流。熱陰極電離真空計(jì)工作原理：電子在電場中飛行時(shí)從電場獲70ZJ-27型寬量程熱陰極電離規(guī)測量范圍：4～1.0×10-5Pa

ZDR-27B電離真空計(jì)

測量范圍:101～10-5PaZJ-27型寬量程熱陰極電離規(guī)ZDR-27B電離真空計(jì)

測量71電離真空計(jì)規(guī)管規(guī)管的基本結(jié)構(gòu)主要包括三個(gè)電極：(1)提供一定數(shù)量電子流Ie的燈絲F(陰極)(2)產(chǎn)生電子加速場并收集電子流的陽極A(亦稱電子加速極)；

(3)收集離子流Ii的離子收集極C(相對陰極為負(fù)電位)電離真空計(jì)規(guī)管規(guī)管的基本結(jié)構(gòu)主要包括三個(gè)電極：72使用注意：

測量上限（K值變化）

測量下限（本底電流）熱陰極電離真空計(jì)分類：

(1)普通型電離真空計(jì)(1×10-1～l0-5Pa)；

(2)超高真空電離真空計(jì)(1×10-1～l0-8Pa，有的下

限為10-10Pa)；

(3)高壓力電離真空計(jì)(102～10-3Pa)。

離子流Ii與氣體壓力p的關(guān)系：

Ii=K×Ie×p

式中Ie——發(fā)射電子流

K——規(guī)管系數(shù)，單位為Pa-1使用注意：

測量上限（K值變化）

測量下限（本底電流73傳統(tǒng)型電離規(guī)相對靈敏度氣體對N2相對靈敏度Sr氣體對N2相對靈敏度SrH20.46CO21.53He0.17干燥空氣1.0Ne0.25H2O0.9Ar1.31Hg3.4Kr1.98CO1.11Xe2.71HCl0.38N21.0CH41.26O20.95CCl40.70不同氣體電離截面不同，所以電離規(guī)管系數(shù)K與氣體種類有關(guān)，引入相對靈敏度Sr概念，Sr=K／KN2真實(shí)壓力:

preal=pread/Sr

傳統(tǒng)型電離規(guī)相對靈敏度氣體對N2相對靈敏度Sr氣體對N2相對74冷陰極電離真空計(jì)

冷陰極電離真空計(jì)是靠冷發(fā)射(場致發(fā)射、光電發(fā)射、氣體被宇宙射線電離等)所產(chǎn)生的少量初始自由電子，電子碰撞氣體分子，有一部分為電離碰撞，電離后形成的正離子在陰極上打出的二次電子。電離過程連鎖的進(jìn)行，在很短時(shí)間內(nèi)雪崩式地產(chǎn)生大量的電子和離子，這樣就形成了自持氣體放電(一般稱為潘寧放電)，此放電電流與壓力有關(guān)，用放電電流即可做為真空度的測量。

相對真空計(jì)測量誤差較大

普通冷陰極電離真空計(jì)的壓力測量范圍1～10-5Pa。

冷陰極電離真空計(jì)冷陰極電離真空計(jì)是靠冷發(fā)相對真空計(jì)75電容式薄膜真空計(jì)

根據(jù)金屬彈性薄膜在壓差作用下產(chǎn)生應(yīng)變而引起電容變化的原理制成。

是一種絕對真空計(jì)

目前在計(jì)量部門可以作為低真空副標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)。測量范圍為10-3～10Pa，具有靈敏度高、氣體的介電常數(shù)不變、壓力讀數(shù)完全不受氣體成分影響、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)。電容式薄膜真空計(jì)76放射性電離真空計(jì)

利用放射性同位素輻射出來的α粒子或α粒子對氣體分子的電離作用制成。在一定壓力范圍內(nèi)，電離所產(chǎn)生的離子流與氣體壓力的關(guān)系為：

Ii=Sp

測量范圍為0.1～104Pa

與氣體種類有關(guān)

磁懸浮轉(zhuǎn)子真空計(jì)

根據(jù)磁懸浮轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的衰減與其周圍氣體分子的外摩擦有關(guān)的原理制成。標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì)，測量范圍為10-1～10-5Pa放射性電離真空計(jì)利用放射性同位素輻射出來的α粒子或α粒子對77

3.4分壓力測量

partialpressurevacuummeasure

分壓力真空計(jì)是專用的小型質(zhì)譜儀器——真空質(zhì)譜計(jì),屬于電離類型的，按原子離子或分子離子的質(zhì)荷比進(jìn)行分析，分三個(gè)階段：

(1)在離子源中用電子碰撞的辦法將氣體電離。

(2)在質(zhì)量分析器中利用磁偏轉(zhuǎn)、共振、飛行時(shí)間不同等質(zhì)量

分離技術(shù)，將離子按質(zhì)荷比不同進(jìn)行分離。

(3)檢測器(或離子收集極)接收分離的離子，將離子流放大，在

顯示裝置上顯示出每一質(zhì)荷比的離子流強(qiáng)度。

質(zhì)譜計(jì)的種類很多，可根據(jù)質(zhì)量分析系統(tǒng)的工作原理來表征和命名。如：磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜計(jì)、回旋質(zhì)譜計(jì)、飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)、射頻質(zhì)譜計(jì)、諧振感應(yīng)質(zhì)譜計(jì)和四極質(zhì)譜計(jì)等。3.4分壓力測量78

四極濾質(zhì)器的質(zhì)量分離原理是基于不同質(zhì)荷比的離子在高頻和直流四極場中，運(yùn)動軌跡穩(wěn)定與否來實(shí)現(xiàn)的。在一特定的電壓下，只有一種質(zhì)量的離子可以通過，其余的離子都通不過，當(dāng)直流電壓和高頻電壓由小逐漸變大時(shí)，質(zhì)量不同的離子，從質(zhì)量小到質(zhì)量大，依次地通過分析器達(dá)到收集極。因此，根據(jù)收集極離子流的變化，可以判斷各種氣體的成分和相對多少。它是近代殘余氣體分析器中最為流行的無磁濾質(zhì)器，其性能指標(biāo)較高。四極濾質(zhì)器四極濾質(zhì)器的質(zhì)量分離原理是基于不同質(zhì)荷比的離793.5真空計(jì)校準(zhǔn)

真空計(jì)校準(zhǔn):對相對真空計(jì)進(jìn)行“刻度”。

什么情況下需要校準(zhǔn)？

真空標(biāo)準(zhǔn):絕對真空計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)相對真空計(jì)(或副標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì))

絕對校準(zhǔn)系統(tǒng)3.5真空計(jì)校準(zhǔn)真空計(jì)校準(zhǔn):對相對真空計(jì)進(jìn)行“80絕對真空計(jì)：所有絕對真空計(jì)均可作為真空標(biāo)準(zhǔn)

（U型管、彈性元件和壓縮式）標(biāo)準(zhǔn)壓縮式真空計(jì)（壓力范圍5×10-３～10３Pa，各國真空

計(jì)量的基準(zhǔn)器具）

標(biāo)準(zhǔn)相對真空計(jì)(或副標(biāo)準(zhǔn)真空計(jì))：一種高穩(wěn)定、高精度的相對真空計(jì)，它經(jīng)過一等真空標(biāo)準(zhǔn)器具校準(zhǔn)之后，可作為二等真空標(biāo)準(zhǔn)器具，對一般工作真空計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)迅速校準(zhǔn)壓力范圍寬

熱陰極電離真空計(jì)電容薄膜真空計(jì)

絕對校準(zhǔn)系統(tǒng)：以絕對真空計(jì)為基準(zhǔn)，將經(jīng)過壓力衰減后精確計(jì)算出的再生低壓力作為標(biāo)準(zhǔn)的真空計(jì)校準(zhǔn)系統(tǒng)。膨脹法校準(zhǔn)系統(tǒng)：U型管壓力計(jì)校準(zhǔn)下限延伸

絕對真空計(jì)：所有絕對真空計(jì)均可作為真空標(biāo)準(zhǔn)（U型管、彈性元81壓力真空校驗(yàn)器

壓力真空校驗(yàn)器82真空計(jì)的選擇原則

(1)在要求的壓力區(qū)域內(nèi)有要求的精度。

(2)被測氣體是否會損傷真空計(jì)；真空計(jì)可否會給被測氣體狀態(tài)帶來影響。

(3)能測全壓力嗎?可校準(zhǔn)嗎?靈敏度與氣體種類有關(guān)否。

(4)可否連續(xù)指示、電氣指示以及反應(yīng)時(shí)間長短。

(5)穩(wěn)定性、復(fù)現(xiàn)性、可靠性和壽命如何。

(6)還要看真空計(jì)的安裝方法、操作性能、保修、管理、市場有無銷售、購買的難易程度和規(guī)格如何。真空計(jì)的選擇原則(1)在要求的壓力區(qū)域內(nèi)有要求的精834.真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)是由真空泵、真空測量裝置、真空閥門、連接導(dǎo)管以及捕集器、除塵器、真空繼電器規(guī)頭等元件，經(jīng)過精心組裝而成的。4.1什么是真空系統(tǒng)4.真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)是由真空4.1什么是真空84高真空系統(tǒng)

1-被抽容器2-真空測量規(guī)管3-主閥4-予真空管道閥5-前級管道閥6-連接管道7-放氣閥8-前級泵9-主泵10-水冷障板高真空系統(tǒng)

1-被抽容器2-真空測量規(guī)管3-主閥85真空實(shí)驗(yàn)室一角真空實(shí)驗(yàn)室一角86真空實(shí)驗(yàn)室一角真空實(shí)驗(yàn)室一角87真空系統(tǒng)的分類

按真空系統(tǒng)抽氣過程:

靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)按真空系統(tǒng)工作真空度的高低:

低真空系統(tǒng)、中真空系統(tǒng)、高真空系統(tǒng)和超高真空系統(tǒng).按真空系統(tǒng)工作的清潔程度:

有油真空系統(tǒng)(真空室有油蒸氣污染的)和無油真空系統(tǒng)(真空室無油蒸氣污染的)。按真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料:

玻璃真空系統(tǒng)(除了機(jī)械真空泵以外全由玻璃制成)和金屬真空系統(tǒng)。

在實(shí)際應(yīng)用中，往往把上述不同的分類加以綜合，稱

為“大型動態(tài)金屬高真空系統(tǒng)”、“無油超高真空系統(tǒng)”、

“玻璃高真空系統(tǒng)”等等。真空系統(tǒng)的分類按真空系統(tǒng)抽氣過程:靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)884.2真空系統(tǒng)的典型形式

(1)低真空系統(tǒng)

(1.33×105～1.33×102Pa)

：

機(jī)械泵、水環(huán)泵等(2)中真空系統(tǒng)(1.33×102～1.33×10-1Pa)

:①油增壓泵(主泵)+機(jī)械泵(前級泵)

②羅茨泵+機(jī)械泵

③羅茨泵+小型羅茨泵(中間泵)+機(jī)械泵

④油增壓泵或羅茨泵+羅茨泵+機(jī)械泵

⑤油增壓泵+羅茨泵+機(jī)械泵

⑥羅茨泵+水環(huán)泵4.2真空系統(tǒng)的典型形式89

(3)高真空系統(tǒng)

(1.33×10-1～1.33×10-5Pa):①擴(kuò)散泵+機(jī)械泵

②擴(kuò)散泵+油增壓泵+機(jī)械泵

③擴(kuò)散泵+羅茨泵+機(jī)械泵(4)超高真空系統(tǒng)(＜1.33×10-5Pa):

①擴(kuò)散泵和鈦泵并聯(lián)（主泵）+擴(kuò)散泵單獨(dú)串聯(lián)前級機(jī)械

泵（可達(dá)1.33×10-6Pa）

②擴(kuò)散泵+擴(kuò)散泵(中間泵)+機(jī)械泵

③分子泵+機(jī)械泵④鈦泵或?yàn)R射離子泵+并聯(lián)或串聯(lián)分子篩吸附泵(無油超

高真空系統(tǒng))⑤低溫泵+串聯(lián)或并聯(lián)分子篩吸附泵(預(yù)真空泵)(無油超

高真空系統(tǒng))

90高真空油擴(kuò)散泵機(jī)組

以羅茨+旋片機(jī)組作為預(yù)抽，以高真空油擴(kuò)散泵為主機(jī)的高真空抽氣設(shè)備,可獲得10-1～10-4Pa的高真空環(huán)境。(5)真空機(jī)組:

由各種真空元件組合而成，是不帶真空室的排氣系統(tǒng)，目前國產(chǎn)機(jī)組有油擴(kuò)散泵機(jī)組，油增壓泵機(jī)組和羅茨泵機(jī)組。高真空油擴(kuò)散泵機(jī)組以羅茨+旋片機(jī)組作為預(yù)抽，以91羅茨往復(fù)真空機(jī)組

ZJ型羅茨泵做為主抽泵，往復(fù)真空泵做為前級泵組成的抽氣機(jī)組

羅茨往復(fù)真空機(jī)組ZJ型羅茨泵做為主抽泵，往復(fù)真92羅茨旋片泵真空機(jī)組羅茨旋片泵真空機(jī)組934.3真空閥門（真空系統(tǒng)組成元件）

真空閥門:在真空系統(tǒng)中，用來改變氣流方向，切斷或接通管路，調(diào)節(jié)氣流量大小，定量充氣的真空系統(tǒng)元件.4.3真空閥門（真空系統(tǒng)組成元件）真空閥門:在真空系94對真空閥門的一般要求

①閥門的密封性能要好，閥板密封處的漏氣率要??；

②閥板開啟后應(yīng)盡可能有較大的流導(dǎo)；

③閥門內(nèi)所用材料應(yīng)有較低的飽和蒸氣壓，高抗腐蝕性能和高化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨損、壽命長，超高真空閥門應(yīng)能耐烘烤(400～450℃)；

④閥門結(jié)構(gòu)要簡單，開關(guān)輕便省力，有標(biāo)志，傳動機(jī)構(gòu)在高壓側(cè)；

⑤真空閥門的型式、基本參數(shù)、連接尺寸和技術(shù)條件應(yīng)按國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。對真空閥門的一般要求

95分類方法名稱根據(jù)閥門的職能低真空閥門、高真空閥門、超高真空閥門根據(jù)結(jié)構(gòu)塑式擋板閥、翻板閥，碟閥、隔板閥、閘閥、針閥、插板閥根據(jù)驅(qū)動方式手動閥、電動閥、手電兩用閥、電磁閥、氣動閥、液壓閥

根據(jù)材料金屬真空閥、玻璃真空活塞、塑料閥根據(jù)用途截止閥、隔離閥、放氣閥、節(jié)流閥、換向閥、封閉送料閥根據(jù)通道方式腳閥、直通閥、雙通閥、三通閥、四通閥真空閥門分類

分類方法名稱根據(jù)閥門的職能低真空閥門、高真空閥門、超高真空96各類真空閥門

氣動高真空蝶閥

通過電磁換向閥改變氣路方向，控制執(zhí)行氣缸驅(qū)動蝶閥作啟閉運(yùn)動,體積小，結(jié)構(gòu)簡單

氣動型高真空球閥

通過電磁換向閥改變氣路方向，控制執(zhí)行氣缸驅(qū)動球閥

電磁高真空擋板閥

以電磁力為動力直接帶動閥板動作，使閥門開啟或關(guān)閉。

各類真空閥門氣動高真空蝶閥氣動型高真空球閥97真空電磁閥

以電磁力吸引銜鐵，帶動閥蓋電磁真空帶充氣閥

真空插板閥

手柄帶動閥桿上下運(yùn)動使閥板開啟或關(guān)閉

真空微調(diào)閥

供真空系統(tǒng)或流量裝置系統(tǒng)中啟閉或充入微量氣體之用，以控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)真空度

真空電磁閥

真空插板閥真空微調(diào)閥984.4捕集器

捕集器:也稱為阱，用來捕集真空系統(tǒng)中的可凝性蒸氣。根據(jù)捕集器捕集蒸氣的原理和方法不同，捕集器可分為

擋油帽

機(jī)械捕集器(又稱擋板、障板、機(jī)械阱)

冷凝捕集器(又稱冷阱)

吸附捕集器(又稱吸附阱)

其它類型的捕集器(如鈦升華阱、電捕集器，

熱捕集器，離子捕集器等）

4.4捕集器捕集器:也稱為阱，用來捕集真空系統(tǒng)中的可99常用冷劑的致冷溫度和CO2、H2O、Hg蒸汽壓冷劑105Pa下制冷溫度℃飽和蒸汽壓[Pa]CO2H2OHg冰0-6.1×1026.6×10-2含冰鹽水-18-1×1024×10-4摻水氯化鈣-48-5.35.3×10-5固體二氧化碳

丙酮混合物-788.9×1026.6×10-21.3×10-8液態(tài)氧-1831×10-41.3×10-191.3×10-30液態(tài)氮-1961.3×10-61.3×10-191.3×10-30液態(tài)氫-258

1.3×10-20常用冷劑的致冷溫度和CO2、H2O、Hg蒸汽壓冷劑105Pa100設(shè)計(jì)步驟

(1)明確真空裝置的使用要求，包括真空裝置的容積、極限

真空、工作壓強(qiáng)、剩余氣體的允許成分、使用周期、被抽氣體成分及其溫度、油污染對工件的影響、以及其它特殊

要求(振動、嗓音)；

(2)根據(jù)使用要求選擇主泵及輔助泵；

(3)根據(jù)極限真空、工作壓強(qiáng)、氣體成分、測量反應(yīng)時(shí)間、以及

監(jiān)視真空度的主要部位要求，來選擇真空測量儀器；

(4)繪制真空系統(tǒng)原理圖；(5)計(jì)算真空泵的抽速、管路流導(dǎo)，從而確定各種真空元件的結(jié)

構(gòu)尺寸；

(6)擬訂真空裝置檢漏方案，(7)對于超高真空系統(tǒng)而言，需要制定系統(tǒng)烘烤措施；(8)大型真空裝置需要擬出供水、供氣、供電原理圖；

(9)提出真空裝置的控制要求。4.5真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)步驟4.5真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)101

主泵決定了被抽容器的極限真空度和工作真空度，而前級泵則在主泵出口處造成始終低于主泵的臨界前級壓力的真空度，保證主泵能正常工作。通常前級泵直接影響主泵的抽氣性能，影響真空系統(tǒng)的抽氣時(shí)間和經(jīng)濟(jì)效益。

選泵是指選擇主泵而言，而配泵是指為主泵選配合適的前級泵或預(yù)抽泵。

選主泵要考慮兩個(gè)方面，一是選擇主泵的類型，二是確定主泵抽速的大小。

配前級泵：

(1)前級泵應(yīng)保證能及時(shí)排出主泵所排出的氣體流量。

(2)前級泵在主泵出口處造成的壓強(qiáng)應(yīng)低于主泵的最大排氣壓強(qiáng)。

(3)兼作預(yù)抽泵的前級泵應(yīng)滿足預(yù)抽時(shí)間的要求。

主泵決定了被抽容器的極限真空度和工作真空度，而前級泵102

主泵類型的確定①根據(jù)被抽容器所要求達(dá)到的極限真空度和工作真空度

各種泵的工作壓強(qiáng)范圍；②根據(jù)被抽氣體的種類，每種氣體所占的比例以及氣體中所夾雜的灰塵情況安裝氣鎮(zhèn)裝置；

③根據(jù)初次投資和日常運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用。主泵抽速大小的確定被抽容器的工作真空度和其最大排氣流量被抽容器的容積和所要求的抽氣時(shí)間

S=2.303v/tLog(P1/P2)主泵類型的確定103〖真空系統(tǒng)選擇〗低真空

105～10-1Pa

*干式旋片泵系統(tǒng)

*油封旋片泵系統(tǒng)

*水封泵系統(tǒng)

*旋片泵系統(tǒng)

*干式真空泵系統(tǒng)中真空10-1～10-3Pa*多級旋片泵系統(tǒng)

*羅茨泵系統(tǒng)

*多級旋片泵系統(tǒng)

*擴(kuò)散泵系統(tǒng)

*干式真空泵系統(tǒng)

*吸附泵系統(tǒng)

高真空10-3～10-5Pa*擴(kuò)散泵系統(tǒng)

*渦輪分子泵系統(tǒng)

*吸附泵系統(tǒng)

*低溫泵系統(tǒng)

*離子泵系統(tǒng)

超高真空<10-5Pa*渦輪分子泵系統(tǒng)

*低溫泵系統(tǒng)

*吸附泵

*渦輪分子泵系統(tǒng)

*低溫泵系統(tǒng)

*離子泵系統(tǒng)〖真空系統(tǒng)選擇〗低真空

105～10-1Pa

104如果用旋片泵，使用時(shí)間長了以后，旋片泵也會產(chǎn)生少量的回油，要想得到潔凈真空，最好考慮無油真空系統(tǒng)，且需要很快達(dá)到工作真空度可能有點(diǎn)困難，建議再加一個(gè)羅茨泵提高抽速。

某工藝要求設(shè)備具備10-3Pa以上的真空度，真空室的大小約為Φ700mmX700mm,要求在10～15分鐘內(nèi)達(dá)到真空度要求，而且真空室要求純凈。試分析該真空系統(tǒng)的構(gòu)成。真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例分析參考方案：（1）旋片泵＋擴(kuò)散泵

擴(kuò)散泵很容易回油，污染真空室，目前沒有好的辦法能夠完全避免，擴(kuò)散泵上安裝水冷擋板通常是解決擴(kuò)散泵回油的常用辦法，但也不能完全避免回油，對真空度也會造成一點(diǎn)影響，達(dá)不到你的潔凈真空的要求。（2）旋片泵＋渦輪分子泵如果用旋片泵，使用時(shí)間長了以后，旋片泵也會產(chǎn)生1055.真空檢漏真空檢漏：檢測真空系統(tǒng)的漏氣部位及其大小的過程?；靖拍睿?/p>

漏氣：氣體通過系統(tǒng)上的漏孔或間隙從高壓側(cè)流到低壓側(cè)的現(xiàn)象，也叫實(shí)漏。

虛漏:是相對實(shí)漏而言的一種物理現(xiàn)象。是由于材料放氣、解吸、凝結(jié)氣體的再蒸發(fā)、氣體通過器壁的滲透及系統(tǒng)內(nèi)死空間中氣體的流出等原因引起壓力升高。

氣密性：表征真空系統(tǒng)器壁防止氣體滲透的性能，它包括通過漏孔(或間隙)的漏氣和材質(zhì)的滲氣。5.1概述

5.真空檢漏真空檢漏：檢測真空系統(tǒng)的漏氣部位及其大小的過程。106漏率：用等效流導(dǎo)或漏氣速率表示漏孔的大小，即單位時(shí)間內(nèi)流過

漏孔(包括間隙)的氣體量。(單位:Pa×m3/S)最小可檢漏率：某種檢漏方法能夠檢測出的漏率的最小值。最佳靈敏度：檢漏儀器在最佳條件下所能檢測出的最小漏率。檢漏靈敏度：在具體條件下，某種檢漏方法所能檢測出的最小

漏率。反應(yīng)時(shí)間：從檢漏方法開始實(shí)施(開始噴吹示漏氣體)到指示方法(儀表)做出反應(yīng)的時(shí)間。

消除時(shí)間：從檢漏方法停止(停止噴吹且開始抽出示漏氣體)到指

示方法的指示消失的時(shí)間。

漏率：用等效流導(dǎo)或漏氣速率表示漏孔的大小，即單位時(shí)間內(nèi)流過107注意：用漏率表示漏孔大小時(shí)，如果不加特殊說明，則是指在漏

孔入口壓力為1.01×105Pa，出口壓力低于1.33×103Pa，

溫度為296±3K的標(biāo)準(zhǔn)條件下，單位時(shí)間內(nèi)流過漏孔的露點(diǎn)

溫度低于248K的空氣的氣體量。漏率的單位是帕斯卡×立

方米／秒，記為Pa×m3／s。為了方便，有時(shí)用帕斯卡×

升／秒，記為Pa×L／s。

最大容許漏率

：真空系統(tǒng)漏氣是絕對的，不漏氣是相對的。在真空檢漏技術(shù)中所指的“漏”是和最大容許漏率的概念聯(lián)系在一起的。對于動態(tài)真空系統(tǒng)，只要其平衡壓力能夠達(dá)到所要求的真空度，這時(shí)即使存在著漏孔，也可以認(rèn)為該系統(tǒng)的漏率是容許的，該情況下系統(tǒng)的漏率稱為最大容許漏率。

不同設(shè)備的最大容許漏率是不一樣的。注意：用漏率表示漏孔大小時(shí)，如果不加特殊說明，則是指在漏

108真空技術(shù)的基本知識課件109其它檢漏法：被檢件既不充壓也不抽真空，或其外部受壓等方法歸入其它檢漏法。（背壓法）5.2檢漏方法充壓檢漏法：在被檢件內(nèi)部充入一定壓力的示漏物質(zhì)，如果被檢件上有漏孔，示漏物質(zhì)便從漏孔漏出，用一定的方法或儀器在被檢件外部檢測出從漏孔漏出的示漏物質(zhì)，從而判定漏孔的存在、位置及漏率的大小。真空檢漏法：被檢件和檢漏器的敏感元件處于真空狀態(tài)，在被檢件的外部施加示漏物質(zhì)，如果有漏孔，示漏物質(zhì)就會通過漏孔進(jìn)入被檢件和敏感元件的空間，由敏感元件檢測出示漏物質(zhì)，從而可以判定漏孔的存在、位置和漏率的大小。其它檢漏法：被檢件既不充壓也不抽真空，或其外部受壓等方5.2110檢漏方法工作條件現(xiàn)象設(shè)備最小可檢漏率(Pam3／s)備注水壓法

漏水人眼10-3～100-4

壓降法充3×105Pa空氣壓力下降壓力計(jì)1×10-3

聽音法同上咝咝聲人耳5×lO-3可用聽診器超聲法同上超聲波超聲波檢測器1×10-3

氣泡法同上水中氣泡人眼10-5～10-6

同上水中氣泡人眼10-924h積累同上涂沫肥皂液發(fā)生皂泡人眼1×10-5

充壓檢漏法檢漏方法工作條件現(xiàn)象設(shè)備最小可檢漏率(Pam3／s)備111氨氣檢漏法充3×105Pa氨氣溴代麝香草酚蘭試帶變色人眼10-7觀測20s同上溴酚蘭試紙變色人眼10-1124h積累充2.5×105Pa氨氣復(fù)合涂料顯色人眼10-81.5小時(shí)積累鹵素檢漏儀吸嘴法充鹵素氣體檢漏儀讀數(shù)變化伴有音響鹵素檢漏儀10-6～10-10可與空氣混合充入放射性同位素氣體法充放射性氣體計(jì)數(shù)器信號變化閃爍計(jì)數(shù)器1×10-7

氦質(zhì)譜檢漏儀吸嘴法充氦氣檢漏儀讀數(shù)變化伴有音響氦質(zhì)譜檢涌儀10-8～10-10

氣敏半導(dǎo)體檢漏儀法充氣敏氣體檢漏儀讀數(shù)變化氣敏半導(dǎo)體檢漏儀

充壓檢漏法氨氣檢漏法充3×105Pa氨氣溴代麝香草酚蘭試帶變色人眼10112真空檢漏法檢漏方法工作壓力[Pa]現(xiàn)象設(shè)備最小可檢漏率[Pam3／s]靜態(tài)升壓法

抽真空后封閉，壓力上升真空計(jì)10-5～10-6放電管法

放電顏色改變放電管10-3～10-4高頻火花檢漏器法103～10-1亮點(diǎn)，放電顏色改變高頻火花檢漏器10-3～10-4氫鈀法7×101～10-5氫氣通過鈀管進(jìn)入真空規(guī)，讀數(shù)變化鈀管，電離計(jì)10-7～10-11離子泵檢漏法10-5～10-7

示漏物質(zhì)使離子流變化離子泵10-9～10-12鹵素檢漏儀內(nèi)探頭法10～10-1

輸出儀表讀數(shù)變化鹵素檢漏儀10-7～10-9氯質(zhì)譜檢漏儀法10-2輸出儀表讀數(shù)及聲響頻率變化氦質(zhì)譜檢漏儀10-12～10-14真空檢漏法檢漏方法工作壓力[Pa]現(xiàn)象設(shè)備最小可檢漏率[113真空計(jì)法熱傳導(dǎo)真空計(jì)法103～10-1用示漏物質(zhì)真空計(jì)讀數(shù)變化熱偶真空計(jì)電阻真空計(jì)10-6電離真空計(jì)法10-2～10-6電離真空計(jì)10-9差動熱傳導(dǎo)真空計(jì)法103