真空技術(shù)完整版本

一、真空技術(shù)知識(shí)1.1真空區(qū)域的劃分真空是指氣體壓力低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa）的氣體狀態(tài)。在真空狀態(tài)中，真空度越高，氣體狀態(tài)越稀薄，氣體分子的物理特性就逐漸發(fā)生變化，因此把氣體分子數(shù)的量變直到引起真空性質(zhì)的質(zhì)變的過(guò)程，作為劃分真空區(qū)域的依據(jù)，是比較合適的。根據(jù)我國(guó)所制訂的國(guó)標(biāo)GB3163的規(guī)定，真空區(qū)域大致劃分如下：低真空區(qū)域105~102Pa（760~1托）中真空區(qū)域102~10-1Pa（1~10-3托）高真空區(qū)域10-1~10-5Pa（10-3~10-7托）超高真空區(qū)域10-5～10-12Pa（10-7～10－10托）超高真空區(qū)域<10-12Pa（<10-10托）1.2理想氣體定律及其狀態(tài)方程所介紹的定律及相關(guān)公式是針對(duì)平衡狀態(tài)下，符合理想氣體的有關(guān)假設(shè)條件的前提下而得出的。由于在真空技術(shù)中研究的氣體大多數(shù)處于常溫和低壓狀態(tài)下，因此在工程計(jì)算中應(yīng)用這些定律基本上是符合實(shí)際的?，F(xiàn)就有關(guān)問題分述如下：1.2.1氣體定律氣體的壓力p(Pa)、體積V（m3）、溫度T（K）和質(zhì)量m（kg）等狀態(tài)參量間的關(guān)系，服從下述氣體實(shí)驗(yàn)定律：1.波義耳—馬略特定律：一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)溫度維持不變時(shí)，氣體的壓力和體積的乘積為常數(shù)。即：pV=常數(shù)2.蓋·呂薩克定律：一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)壓力維持不變時(shí)，氣體的體積與其絕對(duì)溫度成正比，即：3.查理定律：一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積維持不變時(shí)，氣體的壓力與其絕對(duì)溫度成正比，即：上述三個(gè)公式習(xí)慣上稱為氣體三定律。具體應(yīng)用方式常為針對(duì)由一個(gè)恒值過(guò)程連結(jié)的兩個(gè)氣體狀態(tài)，已知3個(gè)參數(shù)而求第4個(gè)參數(shù)。例如：初始?jí)毫腕w積為P1、V1的氣體，經(jīng)等溫膨脹后體積變?yōu)閂2，則由波義耳—馬略特定律，即可求出膨脹后的氣體壓力為P2=P1V1/V2。這正是各種容積式真空泵最基本的抽氣原理。4.道爾頓定律：相互不起化學(xué)作用的混合氣體的總壓力等于各種氣體分壓力之和，即：P=P1+P2+……Pn這里所說(shuō)的混合氣體中某一組分氣體的分壓力，是指這種氣體單獨(dú)存在時(shí)所能產(chǎn)生的壓力。道爾頓定律表明了各組分氣體壓力的相互獨(dú)立和可線性疊加的性質(zhì)。5.阿佛加德羅定律：等體積的任何種類氣體，在同溫度同壓力下均有相同的分子數(shù)，或者說(shuō)，在同溫度同壓力下，相同分子數(shù)目的不同種類氣體占據(jù)相同的體積。人們把1mol任何氣體的分子數(shù)目NA叫做阿佛加德羅數(shù)，NA=6.022×1023mol-1。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（P0=1.01325×105Pa，T0=0℃），1mol任何氣體的體積V0稱為摩爾體積。V0=2.24×10-2m3/mol根據(jù)上述氣體定律，可得到反映四個(gè)氣體狀態(tài)參量P、V、T、m之間定量關(guān)系的理想氣體狀態(tài)方程：式中的M為氣體的摩爾質(zhì)量（kg/mol），R為普適氣體常數(shù)，R=8.31J/(mol.K)。在已知p、V、T、m四參量中的任意三個(gè)量時(shí)，可由求出另外一個(gè)量的值。例如,氣體的質(zhì)量m=PVM/RT。一定質(zhì)量的氣體，由一個(gè)狀態(tài)（參量值為P1、V1、T1）經(jīng)過(guò)任意一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程（不必是恒值過(guò)程）變成另一狀態(tài)（參量值為P2、V2、T2），根據(jù)狀態(tài)方程，可得P1V1/T1=P2V2/T2對(duì)氣體狀態(tài)方程進(jìn)行變換，可得氣體密度ρ（kg/m3）為了考慮管道中流過(guò)的氣體數(shù)量的多少，可以使用氣體的質(zhì)量流率qm(kg/s)，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道某一截面的氣體質(zhì)量。不過(guò)這兩種流率不便于實(shí)際測(cè)量，因此工程中廣泛使用的是單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道指定截面的氣體體積，即體積流率qv(m3/s)。在氣體壓力為P的截面上，qv、qm的關(guān)系為如在200mbar，50oC下的空氣，由流量計(jì)讀出的體積流量為1000m3/h，則它的質(zhì)量流量為216kg/h。體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量.doc1.3氣體流動(dòng)真空技術(shù)中，氣體沿管道的流動(dòng)狀態(tài)可劃分為如下幾種基本形式：從大氣壓力下開始抽真空的初期，管道中氣體壓力和流速較高，氣體的慣性力在流動(dòng)中起主要作用，流動(dòng)呈不穩(wěn)定狀態(tài)，流線無(wú)規(guī)則，并不時(shí)有旋渦出現(xiàn)，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為湍流（渦流，紊流）；隨著流速和氣壓的降低，在低真空區(qū)域內(nèi)，氣流由湍流變成規(guī)則的層流流動(dòng)，各部分具有不同速度的流動(dòng)層，流線平行于管軸，氣體的粘滯力在流動(dòng)中起主導(dǎo)作用，此時(shí)氣體分子的平均自由程λ仍遠(yuǎn)小于導(dǎo)管最小截面尺寸d，這種流態(tài)叫做粘滯流；當(dāng)氣體流動(dòng)進(jìn)入高真空范圍，分子平均自由程λ遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)管最小尺寸d時(shí)，氣體分子與管壁之間的碰撞占居主要地位，分子靠熱運(yùn)動(dòng)自由地直線前進(jìn)，只發(fā)生與管壁的碰撞和熱反射而飛過(guò)管道，氣體流動(dòng)由各個(gè)分子的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)疊加而成，這種流動(dòng)稱作分子流；發(fā)生在中真空區(qū)域內(nèi)，介于粘滯流與分子流之間的流動(dòng)狀態(tài)叫做中間流或過(guò)渡流。四種流態(tài)的示意圖。四種流態(tài)示意圖.doc在不同的流動(dòng)狀態(tài)下，管道中的氣體流量和導(dǎo)氣能力計(jì)算方法不同，因此在氣體流動(dòng)計(jì)算時(shí)，首先要進(jìn)行流態(tài)判別。由于在真空抽氣過(guò)程中湍流的出現(xiàn)時(shí)間較短，常常不加以單獨(dú)考慮，而是將其歸入粘滯流態(tài)。其它流動(dòng)狀態(tài)的判別可用克努曾數(shù)λ/d或管道中平均壓力p與幾何尺寸d的乘積pd作為判據(jù)：粘滯流粘滯流分子流粘滯－分子流實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，氣體流過(guò)一段真空管道的流量Qg與管道兩端的壓力差P1-P2成正比，即有Qg=C·(P1-P2)式中的比例系數(shù)C具有體積流率的量綱（m3/s），它所反映的是管道允許流過(guò)氣體能力的大小，定義為該段管道的流導(dǎo)。其值為單位壓差下的流經(jīng)管道的氣流量大小。流導(dǎo)是各種真空系統(tǒng)元件（管道、閥門、冷阱、孔口等）的主要技術(shù)指標(biāo)之一，直接反映該元件對(duì)氣體流動(dòng)的阻礙程度，是真空系統(tǒng)計(jì)算中需要首先計(jì)算的參數(shù)。元件的流導(dǎo)與所流過(guò)氣體的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，氣體流動(dòng)為粘滯流時(shí)，流導(dǎo)值與元件的幾何結(jié)構(gòu)尺寸及流過(guò)氣體的平均壓力有關(guān)；為分子流時(shí)，流導(dǎo)僅與幾何結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。從上面的判別式可以看出，對(duì)于液環(huán)真空泵組成的系統(tǒng)，是處于粘滯流狀態(tài)的。粘滯流下，管道的流導(dǎo)計(jì)算公式為：式中，D－管道內(nèi)徑，m；L－管道長(zhǎng)度，m；－氣體的內(nèi)摩擦系數(shù)，Pa.S；－管內(nèi)氣體的平均壓力，Pa。對(duì)于20oC的空氣，＝1.820x10－5Pa.S，帶入上式可得：對(duì)于其他氣體的內(nèi)摩擦系數(shù)可以從有關(guān)書籍上查得。根據(jù)組成真空系統(tǒng)的需要，有時(shí)將幾個(gè)真空元件（如管道）的入口和出口分別聯(lián)接在一起，稱為元件的并聯(lián)，并聯(lián)后元件的總流導(dǎo)等于各分支流導(dǎo)之和。C=C1+C2+……+Cn有時(shí)將幾個(gè)元件首尾順序聯(lián)接，稱為元件的串聯(lián)，串聯(lián)后元件的總流導(dǎo)的倒數(shù)等于各元件流導(dǎo)的倒數(shù)之和管道的串并聯(lián)示意圖。串并聯(lián)示意圖.doc把一個(gè)被抽容器的出口和一臺(tái)真空泵的入口，用總流導(dǎo)為C的真空管路聯(lián)接起來(lái)，若真空泵在其入口處的抽速為S，則該真空系統(tǒng)在被抽容器出口處所能產(chǎn)生的有效抽速Se為：此式習(xí)慣上稱為真空技術(shù)基本方程。從中可以看出，在被抽容器出口產(chǎn)生的有效抽速Se，比泵口抽速S和管路流導(dǎo)C都要??；若要獲得較大的Se，應(yīng)該合理地搭配S和C，單獨(dú)增大其中的一個(gè)，不能獲得理想的結(jié)果。抽速示意圖。我們看一個(gè)例子。對(duì)20oC的空氣抽真空時(shí)，2BV2061－0HC0真空泵入口管道直徑為25mm，如果在工作液溫度為15oC，泵的轉(zhuǎn)速為1450rpm，在泵入口壓力為50mbar下的抽速為20.7m3/h。如果在泵與容器間的連有20m長(zhǎng)的管道。該泵在容器出氣口所能夠達(dá)到的抽速為19.1m3/h。計(jì)算過(guò)程。流導(dǎo)的計(jì)算.doc管道上的閥門，彎頭等對(duì)氣流的阻礙作用比直管道更大；在真空系統(tǒng)中，一般要求管道短粗，要避免管道又細(xì)又長(zhǎng)，因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)管道流導(dǎo)小，對(duì)氣流的阻礙大，也使得真空泵的抽速下降大。二、真空獲得設(shè)備介紹人們通常把能夠從密閉容器中排出氣體或使容器中的氣體分子數(shù)目不斷減少的設(shè)備稱為真空獲得設(shè)備或真空泵。目前在真空技術(shù)中，采用各種不同的方法，已經(jīng)能夠獲得和測(cè)量從大氣壓力105Pa到10-13Pa，寬達(dá)18個(gè)數(shù)量級(jí)的壓力范圍。顯然，只用一種真空泵，獲得這樣寬的低壓空間的氣體狀態(tài)，是十分困難的。在真空獲得技術(shù)中，目前用以獲得真空的技術(shù)方法有兩種，一種是通過(guò)某此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)把氣體直接從密閉容器中排出；另一種是通過(guò)物理、化學(xué)等方法將氣體分子吸附或冷凝在低溫表面上。利用這兩種方法所制造的各種真空泵種類較多，分類方法各異，但是，最常用的方法還是按泵的工作原理或其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加以分類。2.1真空泵的分類按真空泵的工作原理，真空泵基本上可以分為兩種類型，即氣體傳輸泵和氣體捕集泵。隨著真空應(yīng)用技術(shù)在生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中對(duì)其應(yīng)用壓力范圍的要求越來(lái)越寬，大多需要由幾種真空泵組成真空抽氣系統(tǒng)共同抽氣后才能滿足生產(chǎn)和科學(xué)研究過(guò)程的要求，因此選用不同類型真空泵組成的真空抽氣機(jī)組進(jìn)行抽氣的情況較多。為了方便起見，將這些泵按其工作原理或其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行一些具體的詳細(xì)的分類是必要的?，F(xiàn)分述如下：2.1.1氣體傳輸泵氣體傳輸泵是一種能使氣體不斷的吸入和排出，借以達(dá)到抽氣目的的真空泵，這種泵基本上有兩種類型：1）變?nèi)菡婵毡米內(nèi)菡婵毡檬抢帽们蝗莘e的周期性變化來(lái)完成吸氣和排氣過(guò)程的一種真空泵。氣體在排出前被壓縮。這種泵分為往復(fù)式及旋轉(zhuǎn)式兩種：⑴往復(fù)真空泵：是利用泵腔內(nèi)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將氣體吸入、壓縮并排出。因此，又稱為活塞式真空泵。⑵旋轉(zhuǎn)真空泵：是利用泵腔內(nèi)活塞做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將氣體吸入，壓縮并排出。旋轉(zhuǎn)真空泵又有如下幾種型式：①油封式真空泵：它是利用油類密封各運(yùn)動(dòng)部件之間的間隙，減少有害空間的一種旋轉(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡?。這種泵通常帶有氣鎮(zhèn)裝置，故又稱氣鎮(zhèn)式真空泵。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為如下五種型式。a)旋片式真空泵：轉(zhuǎn)子以一定的偏心距裝在泵殼內(nèi)并與泵殼內(nèi)表面的固定面靠近，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩個(gè)（或兩個(gè)以上）旋片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)旋片能沿其徑向槽往復(fù)滑動(dòng)且與泵殼內(nèi)壁始終接觸，此旋片隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，可將泵腔分成幾個(gè)可變?nèi)莘e。b）滑閥式真空泵：在偏心轉(zhuǎn)子外部裝有一個(gè)滑閥，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑閥沿泵殼內(nèi)壁滑動(dòng)和滾動(dòng)，滑閥上部的滑閥桿能在可擺動(dòng)的滑閥導(dǎo)軌中滑動(dòng)，而把泵腔分成兩個(gè)可變?nèi)莘e。c）定片式真空泵：在泵殼內(nèi)裝有一個(gè)與泵內(nèi)表面靠近的偏心轉(zhuǎn)子，泵殼上裝有一個(gè)始終與轉(zhuǎn)子表面接觸的徑向滑片，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑片能上、下滑動(dòng)將泵腔分成兩個(gè)可變?nèi)莘e。d）多室旋片式真空泵：在一個(gè)泵殼內(nèi)并聯(lián)裝有由同一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)獨(dú)立工作室的旋片真空泵。②干式真空泵：它是一種不用油類（或液體）密封的變?nèi)菡婵毡?。③液環(huán)式真空泵：帶有多葉片的轉(zhuǎn)子偏心裝在泵殼內(nèi)，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)，把液體（通常為水或油）拋向泵殼形成泵殼同心的液環(huán)，液環(huán)同轉(zhuǎn)子葉片形成了容積周期變化的幾個(gè)小容積，故亦稱旋轉(zhuǎn)變?nèi)菡婵毡?。④羅茨真空泵：泵內(nèi)裝有兩個(gè)相反方向同步旋轉(zhuǎn)的雙葉形或多葉形的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子同泵殼內(nèi)壁之間均保持一定的間隙。它屬于旋轉(zhuǎn)變真空泵。機(jī)械增壓泵即為這種型式的真空泵。2）動(dòng)量傳輸泵這種泵是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片或高速射流，把動(dòng)量傳輸給氣體或氣體分子，使氣體連續(xù)不斷地從泵的入口傳輸?shù)匠隹?。具體可分為下述幾種類型。⑴分子真空泵：它是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子把能量傳輸給氣體分子，使之壓縮、排氣的一種真空泵。它有如下幾種型式：①牽引分子泵：氣體分子與高速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子相碰撞而獲得動(dòng)量，被送到出口，因此，是一種動(dòng)量傳輸泵。②渦輪分子泵：泵內(nèi)裝有帶槽的圓盤或帶葉片的轉(zhuǎn)子，它在定子圓盤（或定片）間旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子圓周的線速度很高。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(lái)的一種復(fù)合式分子真空泵。⑵噴射真空泵：它是利用文丘里（Venturi）效應(yīng)的壓力降產(chǎn)生的高速射流把氣體輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵，適于在粘滯流和過(guò)渡流狀態(tài)下工作。這種泵又可詳細(xì)地分成以下幾種：①液體噴射真空泵：以液體（通常為水）為工作介質(zhì)的噴射真空泵。②氣體噴射真空泵：以非可凝性氣體作為工作介質(zhì)的噴射真空泵。③蒸氣噴射真空泵：以蒸氣（水、油或汞等蒸氣）作為工作介質(zhì)的噴射真空泵。⑶擴(kuò)散泵：以低壓高速蒸氣流（油或汞等蒸氣）作為工作介質(zhì)的噴射真空泵。氣體分子擴(kuò)散到蒸氣射流中，被送到出口。在射流中氣體分子密度始終是很低的，這種泵適于在分子流狀態(tài)下工作?？煞譃椋孩僮詢艋瘮U(kuò)散泵：泵液中易揮發(fā)的雜質(zhì)經(jīng)專門的機(jī)械輸送到出口而不回到鍋爐中的一種油擴(kuò)散泵。②分餾式擴(kuò)散泵：這種泵具有分餾裝置，使蒸氣壓力較低的工作液蒸氣進(jìn)入高真空工作的噴嘴，而蒸氣壓力較高的工作液蒸氣進(jìn)入低真空工作的噴嘴，它是一種多級(jí)油擴(kuò)散泵。⑷擴(kuò)散噴射泵：它是一種有擴(kuò)散泵特性的單級(jí)或多級(jí)噴嘴與具有噴射真空泵特性的單級(jí)或多級(jí)噴嘴串聯(lián)組成的一種動(dòng)量傳輸泵。油增壓泵即屬于這種型式。⑸離子傳輸泵：它是將被電離的氣體在電磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用下，輸送到出口的一種動(dòng)量傳輸泵。2.1.2氣體捕集泵這種泵是一種使氣體分子被吸附或凝結(jié)在泵的內(nèi)表面上，從而減小了容器內(nèi)的氣體分子數(shù)目而達(dá)到抽氣目的的真空泵，有以下幾種型式。1）吸附泵它主要依靠具有大表面的吸附劑（如多孔物質(zhì)）的物理吸附作用來(lái)抽氣的一種捕集式真空泵。2）吸氣劑泵它是一種利用吸氣劑以化學(xué)結(jié)合方式捕獲氣體的真空泵。吸氣劑通常是以塊狀或沉積新鮮薄膜形式存在的金屬或合金。升華泵即屬于這種型式。3）吸氣劑離子泵它是使被電離的氣體通過(guò)電磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用吸附在有吸氣材料的表面上，以達(dá)到抽氣的目的。它有如下幾種型式。⑴蒸發(fā)離子泵：泵內(nèi)被電離的氣體吸附在以間斷或連續(xù)方式升華（或蒸發(fā)）而覆在泵內(nèi)壁的吸氣材料上，以實(shí)現(xiàn)抽氣的一種真空泵。⑵濺射離子泵：泵內(nèi)被電離的氣體吸附在由陰極連續(xù)濺射散出來(lái)的吸氣材料上，以實(shí)現(xiàn)抽氣目的的一種真空泵。4）低溫泵利用低溫表面捕集氣體的真空泵2.2真空泵的性能參數(shù)1）真空泵的極限壓力泵的極限壓力單位是Pa，是指泵在入口處裝有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)罩并按規(guī)定條件工作，在不引入氣體正常工作的情況下，趨向穩(wěn)定的最低壓力。2）真空泵的抽氣速率泵的抽氣速率單位是m3/s或l/s，是指泵裝有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)罩，并按規(guī)定條件工作時(shí)，從試驗(yàn)罩流過(guò)的氣體流量與在試驗(yàn)罩指定位置測(cè)得的平衡壓力之比。簡(jiǎn)稱泵的抽速。抽速是真空泵的重要性能指標(biāo)之一。由于在不同壓力下，相同的體積流率對(duì)應(yīng)有不同的質(zhì)量流率，所以在計(jì)算體積流率量值時(shí)，必須指明所對(duì)應(yīng)的氣體壓力。3）真空泵的抽氣量真空泵的抽氣量單位是Pam3/s或Pal/s。是指泵入口的氣體流量?？蓧嚎s流體與不可壓縮流體，流量單位不一致。如對(duì)水，我們就說(shuō)流量為10m3/s，不管是在1個(gè)大氣壓下，還是十個(gè)大氣壓下，它的質(zhì)量和體積都可以認(rèn)為是不變的了；但對(duì)于可壓縮的流體，它的流量就必須加壓力單位來(lái)構(gòu)成了，因?yàn)樵谝粋€(gè)大氣壓下10m3/s的流速，而到了十個(gè)大氣壓下就只有1m3/s了，即有4）泵的前級(jí)壓力真空泵的前級(jí)壓力單位是Pa，它是指排氣壓力低于一個(gè)大氣壓的真空泵的出口壓力。例如，不帶溢流閥的羅茨真空泵，油擴(kuò)散泵都不能直接排大氣，必須有前級(jí)泵抽到它們的最大能夠啟動(dòng)壓力之下，在忽略中間管道流導(dǎo)的情況下，這個(gè)壓力就是前級(jí)泵所達(dá)到的壓力，即主泵的前級(jí)壓力。前級(jí)壓力示意圖。泵的前級(jí)壓力.doc5）壓縮比壓縮比是指泵對(duì)給定氣體的出口壓力與入口壓力之比。三、與水環(huán)式真空泵相關(guān)的一些知識(shí)3.1幾個(gè)概念絕壓與表壓正值 表壓0＋101325Pa負(fù)值 全部正值-101325Pa 0絕壓 飽和氣與干氣在一般情況下，空氣里或多或少的都含有一些水蒸氣，故稱為濕空氣。完全不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。濕空氣是由干空氣和水蒸氣組成的混合氣體。在未達(dá)到飽和前，前述所有的定律和氣體狀態(tài)方程都適用。如果保持濕空氣的溫度t不變，而增加水蒸氣的含量，則水蒸氣的分壓力也隨之增加。當(dāng)濕空氣中的水蒸氣分壓Pvap增大到對(duì)應(yīng)于當(dāng)時(shí)空氣溫度的飽和壓力Ps時(shí)，水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)，這時(shí)濕空氣中水蒸氣的含量達(dá)到最大值。這種由空氣和飽和水蒸氣組成的濕空氣稱為飽和空氣。一定溫度下的飽和空氣不能再繼續(xù)吸收水蒸氣，除非提高濕空氣的溫度。如果保持濕空氣中水蒸氣的含量不變，亦即Pvap不變而降低其溫度，則當(dāng)濕空氣的溫度降低到水蒸氣分壓力Pvap對(duì)應(yīng)的飽和溫度tdew時(shí),水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài),若繼續(xù)冷卻，則濕空氣中將出現(xiàn)露滴，這時(shí)的溫度,即對(duì)應(yīng)于水蒸氣分壓力Pvap下的飽和溫度tdew稱為露點(diǎn).絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量為了表示濕空氣中水蒸氣含量的多少，可采用絕對(duì)濕度，相對(duì)濕度和含濕量等參數(shù)。絕對(duì)濕度：每1m3的濕空氣里所含有的水蒸氣的質(zhì)量稱為空氣的絕對(duì)濕度，其值等于水蒸氣的分壓Pvap與溫度t下的密度：絕對(duì)濕度只能說(shuō)明濕空氣中實(shí)際所含水蒸氣的多少，而不能說(shuō)明水蒸氣的飽和程度或吸收水蒸氣的能力大小。相對(duì)濕度：濕空氣的絕對(duì)濕度與該溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度之比，稱之為相對(duì)濕度。相對(duì)濕度反應(yīng)了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度，故又稱飽和度。值越小，濕空氣吸收水蒸氣的能力越強(qiáng)。值越大，濕空氣吸收水蒸氣的能力越弱。含濕量：在含有1kg干空氣的濕空氣中，所含有水蒸氣的質(zhì)量，以克計(jì)，稱為含濕量。單位，克/千克（干空氣），g/kgDA。對(duì)于大氣的含濕量計(jì)算公式為：式中，d－含濕量，g/kgDA；pvap－水蒸氣分壓，Pa；P0－大氣壓值，Pa；－相對(duì)濕度，無(wú)量綱；ps－對(duì)應(yīng)的溫度下的飽和水蒸氣壓力，Pa。工程中標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件為溫度20℃，相對(duì)濕度65%，大氣壓力101325Pa。已知水蒸汽在20℃時(shí)的飽和蒸汽壓為2333Pa（17.5托），則可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下大氣中水的分壓力為0.65×2333=1516Pa(11.375托)。此時(shí)1體積的空氣中含水蒸汽的量為1516／101325體積。例如，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下（101325Pa），溫度為30oC，相對(duì)濕度為60％，試計(jì)算水蒸汽的分壓力值，露點(diǎn)溫度，含濕量。水蒸氣分壓力計(jì)算.doc在不同溫度下水蒸氣的飽和壓力值的計(jì)算公式為：式中，Ps－水的飽和蒸氣壓，MPa；ts－水的飽和溫度，oC。不同溫度下水的飽和蒸氣壓計(jì)算。水的飽和蒸氣壓.xls標(biāo)準(zhǔn)狀況與實(shí)際狀況/實(shí)際流量我們稱在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力(101325Pa)下，溫度為0℃的狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)狀況。此時(shí)的單位前加N表示，如Nm3/h。在進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，所依據(jù)的就是理想氣體的狀態(tài)方程。我們看下邊的三個(gè)問題：客戶在他們的實(shí)際狀況下測(cè)得（因?yàn)閷?shí)際的體積流量可以直接測(cè)量到），如在溫度為50°C時(shí)，壓力為200mbar下，體積流量為1000m3/h。要求我們給配備的真空泵要保證：在溫度為40°C時(shí)，壓力為80mbar下的氣量值，那么我們就必須把實(shí)測(cè)值轉(zhuǎn)換到保證的條件下。如何轉(zhuǎn)換？？客戶給我們的時(shí)在標(biāo)況下的值，如：在標(biāo)況下的流量值1000Nm3/h。要求我們保證：在溫度40°C時(shí)，壓力為80mbar下的氣量值？？我們則要把標(biāo)況下轉(zhuǎn)換到保證條件下。如何轉(zhuǎn)換？？客戶給我們的時(shí)質(zhì)量流量時(shí)，如處理氣體質(zhì)量流量為123kg/h，相對(duì)與標(biāo)況下空氣的密度為0.92，要求保證條件：在溫度40°C時(shí)，壓力為80mbar下的氣量值。這又如何轉(zhuǎn)換？？請(qǐng)看轉(zhuǎn)換的步驟。標(biāo)況與實(shí)況的轉(zhuǎn)換.doc真空的常用單位換算常用壓力單位換算表

帕

Pa托

Torr微米汞柱

μmHg微巴

μbar毫巴

mbar大氣壓

atm工程大氣壓

am英寸汞柱

inHg磅/英寸2

lb/in21Pa17.5

×10-37.51010-29.86923

×10-61.0197

×1052.953

×10-41.450

×10-41Torr133.3211031333.21.33321.31579

×10-31.3595

×10-33.937

×10-21.934

×10-21μmHg0.1333210-311.33321.3332

×10-31.31579

×10-61.3595

×10-63.937

×10-51.934

×10-51μbar10-17.5

×10-47.5

×10-1110-39.86923

×10-71.0197

×10-62.953

×10-51.450

×10-51mbar1027.5

×10-17.5

×10210319.86923

×10-41.0197

×10-32.953

×10-21.450

×10-21atm101325760760×1031013.25

×1031013.2511.033329.92114.6961am98066.3735.56735.56

×103980663980663

×10-30.967839128.95914.2231inHg338625.425.4×1033.386×10433.863.342

×10-23.453

×10-214.912

×10-11lb/in2689551.71551.715

×1036.895×10468.956.805

×10-27.031

×10-22.08614.2水環(huán)真空泵氣量和功率的影響因素吸氣溫度對(duì)吸氣量的影響對(duì)于相同質(zhì)量的氣體，由氣體狀態(tài)方程可以得到，壓力不變時(shí)，當(dāng)吸氣溫度每升高1度，氣體的體積流量增加原溫度（K）分之一的體積。如在20oC下3000m3/h的氣體，當(dāng)吸氣溫度升高到30oC時(shí)，體積就變?yōu)?105m3/h。吸入壓力對(duì)氣量的影響隨著入口處的吸入壓力的降低，泵處理的有效氣體量也隨之降低。如圖所示。工作液溫度對(duì)氣量的影響工作液的溫度，明顯的影響著泵的抽速。當(dāng)供水溫度T不是測(cè)試曲線的供液溫度（288K）時(shí)，則泵的實(shí)際抽速為：式中，－溫度系數(shù)，它與水溫和吸入壓力有關(guān)，如下圖所示。－泵的供水溫度為288K時(shí)的抽速。例如，在100mbar吸氣壓力下，當(dāng)工作液溫度為15oC時(shí)，如果抽速為1000m3/h，那么當(dāng)工作液溫度變?yōu)?0oC時(shí)，那么抽速則變?yōu)?94m3/h。抽速降低。主要是工作液的飽和蒸氣壓隨溫度變大而影響實(shí)際的抽速。計(jì)算過(guò)程：工作液溫度變化對(duì)抽速的影響計(jì)算.doc工作液物性對(duì)氣量和功率的影響工作液的粘度比水大，會(huì)降低泵的抽速，會(huì)使有效功率增加，使比功率增大，降低泵的實(shí)際效率。工作液密度的提高可以使泵的抽速，功率提高。抽速的增量超過(guò)功率的增量，因而導(dǎo)致泵的效率有些提高，但是不明顯。泵的轉(zhuǎn)速對(duì)氣量和功率的影響泵的吸氣量和轉(zhuǎn)速成正比，功率和轉(zhuǎn)速的平方成正比。出口壓力對(duì)功率及氣量的影響當(dāng)排出口壓力變大時(shí)，會(huì)使泵的軸功率增加，處理的氣量減少。這些在相似公式中都有體現(xiàn)。相似公式.doc4.3水環(huán)真空泵選型基礎(chǔ)功率液環(huán)泵的軸功率是由壓縮氣體的功率，液環(huán)運(yùn)動(dòng)消耗的功率和克服軸封軸承摩擦所消耗的功率三項(xiàng)