正宇真空設(shè)備
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擴(kuò)散泵的抽速受很多因素影響,除蒸氣射流狀態(tài)之外,還與泵口壓力、被抽氣體種類、 泵油種類、油鍋內(nèi)蒸氣壓力、溫度、前級(jí)泵的抽氣特性、泵內(nèi)第一級(jí)噴嘴的結(jié)構(gòu)幾何尺寸 有關(guān)
①抽氣特性曲線油擴(kuò)散泵的抽速與入口壓力之間的關(guān)系曲線,一般稱之為泵的抽氣 特性曲線。如圖4-101所示。從圖中可以看到,泵的抽速在人口壓力很寬的范圍內(nèi)保持不變 (見(jiàn)圖中b段)。此時(shí)泵的抽速與入口壓力無(wú)關(guān)。但是在較低或較高的入口壓力下,泵的抽速 出現(xiàn)下降的趨勢(shì)(見(jiàn)圖中a段與c段)
當(dāng)泵剛開(kāi)始抽氣時(shí),入口壓力較高,抽氣量也很大。大量的氣體分子進(jìn)入到蒸氣射流中 與氣流分子碰撞,使蒸氣射流的定向運(yùn)動(dòng)速度衰減,結(jié)果使蒸氣流中的激波向噴嘴方向移 動(dòng),致使藍(lán)氣射流同泵壁脫離。這時(shí),氣體會(huì)從前級(jí)側(cè)返流,使泵的抽速較低,接近于前組 當(dāng)泵的入口壓力在正常工作壓力范圍內(nèi)時(shí),泵從被抽容器中抽除的氣體量較大,這時(shí)由于 泵的抽速。 反擴(kuò)散,泵壁放氣以及從油凝結(jié)物中釋放的氣體等反流的氣體量與泵的抽氣量相比可以忽略不 計(jì),因而這時(shí)泵的抽速與入口壓力無(wú)關(guān),致使泵的抽速在入口壓力很寬范圍內(nèi)保持不變 當(dāng)泵在低入口壓力范圍內(nèi),隨著壓力的降低氣體從前級(jí)通過(guò)蒸氣射流的反擴(kuò)散增加使抽 速下降。除此之外,在低人口壓力下,由鍋爐出來(lái)的蒸氣流釋放氣體和泵壁放氣也開(kāi)始影響 泵的抽速。當(dāng)蒸氣凝結(jié)物回流時(shí),被壓縮的氣體溶解于凝結(jié)物中一起回到鍋爐內(nèi),并隨著重 新發(fā)的蒸氣流回到高真空噴嘴噴出釋放。這部分氣體在很大程度上影響了泵的極限壓力, 并降低了泵的抽速。當(dāng)反擴(kuò)散回來(lái)的氣體和蒸氣流釋放的氣體及泵壁放出的氣體總和等于被 抽走的氣體時(shí),抽速接近于零。 ②擴(kuò)散泵對(duì)不同種類氣體的抽速同一臺(tái)擴(kuò)散泵對(duì)不同種類氣體的抽速是不同的。這 是由于這些氣體要被抽除時(shí),首先必須先通過(guò)氣體分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)到達(dá)擴(kuò)散泵的抽氣口,不同 氣體分子的平均速度不同,造成了泵的抽速差異,這種差異有時(shí)是很大的。圖4-102給出了 擴(kuò)散泵對(duì)幾種氣體的抽速曲線。從抽速曲線可以看出,對(duì)氮的抽速可平行延伸到很高的真空 度,對(duì)氫的抽速很大,這說(shuō)明擴(kuò)散泵對(duì)較輕的氣體抽速較大,而對(duì)油的裂解物抽速卻較小 因此要設(shè)法減小油的裂解物產(chǎn)生。通常擴(kuò)散泵廠家產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上所給出的抽速是指對(duì)空氣或 N2的抽速。當(dāng)真空裝置選擇經(jīng)擴(kuò)散泵為主泵時(shí),需考慮被抽氣體的種類。 ③擴(kuò)散泵的最大出口壓力擴(kuò)散泵的最大出口壓力即為泵的臨界前級(jí)壓力。也就是擴(kuò) 散泵所許可的最高前級(jí)壓力值,超過(guò)了此值就破壞正常工作。為此,在擴(kuò)散泵的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中 都規(guī)定了泵的臨界前級(jí)壓力值,一般為30~40Pa。 擴(kuò)散泵的最大出口壓力主要是由最后一級(jí)噴嘴工作狀態(tài)決定的。它取決于蒸氣射流的密
度、噴嘴的蒸氣量和最后一級(jí)噴嘴的結(jié)構(gòu)。圖4103為 噴射式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可知,它的形狀是先漸 縮后漸擴(kuò),中間有個(gè)截面積最小的喉部。這種噴嘴通常 和一個(gè)擴(kuò)壓器相配合,來(lái)保證泵承受較高的出口壓力 根據(jù)流體力學(xué)的原理,工作蒸氣經(jīng)過(guò)噴射噴嘴 后,在其出口處可以獲得很高的速度(可達(dá)到超音圖4-103噴射式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖 速),再根據(jù)能量守恒定律,流速快的地方則壓力較1-油蒸氣;2—喉部;3氣體;4-擴(kuò)壓器 低,因而在出口處形成一個(gè)低壓區(qū)。于是被抽氣體由于壓力較高將流向此處,并與蒸氣射流 相混合,被帶往泵的出口方向。緊接著噴射噴嘴的是一個(gè)擴(kuò)壓器,在擴(kuò)壓器里流動(dòng)過(guò)程剛好 與噴射噴嘴相反,即在擴(kuò)壓器里,將混合后的氣體的流速降低,壓力提高,以便承受較高的 反壓力。采用噴射噴嘴和擴(kuò)壓器后,不僅可以提高泵的最大許可出口壓力,也可以提高泵在 中等壓力的抽速,故擴(kuò)散泵常以噴射噴嘴作為最后一級(jí)