真空泵计算

真空泵的作用就是从真空室中抽除气体分子，降低真空室内的气体压力，使之达到要求的真空度。概括地讲从大气到极高真空有一个很大的范围，至今为止还没有一种真空系统能覆盖这个范围。因此，为达到不同产品的工艺指标、工作效率和设备工作寿命要求、不同的真空区段需要选择不同的真空系统配置。为达到最佳配置，选择真空系统时，应考虑下述各点：确定工作真空范围: 首先必须检查确定每一种工艺要求的真空度。因为每一种工艺都有其适应的真空度范围，必须认真研究确定之。确定极限真空度在确定了工艺要求的真空度的基础上检查真空泵系统的极限真空度，因为系统的极限真空度决定了系统的最佳工作真空度。一般来讲，系统的极限真空度比系统的工作真空度低20%，比前级泵的极限真空度低50%。被抽气体种类与抽气量检查确定工艺要求的抽气种类与抽气量。因为如果被抽气体种类与泵内液体发生反应，泵系统将被污染。同时必须考虑确定合适的排气时间与抽气过程中产生的气体量。真空容积检查确定达到要求的真空度所需要的时间、真空管道的流阻与泄漏。考虑达到要求真空度后在一定工艺要求条件下维持真空需要的抽气速率。

主真空泵的选择计算S=2.303V/tLog(P1/P2) 其中：S为真空泵抽气速率(L/s) V为真空室容积（L）t为达到要求真空度所需时间(s) P1为初始真空度(Torr) P2为要求真空度(Torr) 例如：V=500L t=30s P1=760Torr P2=50Torr 则: S=2.303V/t Log(P1/P2) =2.303x500/30xLog(760/50) =35.4L/s 当然上式只是理论计算结果，还有若干变量因素未考虑进去，如管道流阻、泄漏、过滤器的流阻、被抽气体温度等。实际上还应当将安全系数考虑在内。

抽气速率:

在一定的压强和温度下，单位时间内由泵进气口处抽走的气体称为抽气速率，简称抽速。

S＝dv/dt (升/秒)或S＝Q/P

Q为真空室的总气体量(Pa·L/S)P为真空室要求的工作压力(Pa)

V＝体积(L)t＝时间(S)

Q通常由三部分组成：

Q=Q1+Q2+Q3(Pa·L/S)

Q1为真空室工作过程中产生的气体量

Q2为真空室及真空元件的放气量

Q3为真空室的总漏气量

真空度只和抽气速率及抽真空操作的时间有关

S=V/t*ln(P1/P2)

S——真空泵抽气能力m3/h

V——容积m3

t——所需时间h

P1——初始压力

P2——最终压力

推导过程

S=dV/dt;

水环式真空泵对气体的压缩是等温的，由玻义尔定律: P•V＝常数

对时间t微分

d(PV)/dt=0,展开

PdV/dt+VdP/dt=0

PS=- VdP/dt

Sdt=-Vdp/P,积分（t:0—t1—P2）得公式S=V/t*ln(P1/P2）

需要说明的是，水环式真空泵的抽气速率只和泵的结构有关，泵结构确定之后且忽略泵工作时的泄露，真空度可以用上述公式计算；但是这个真空度不是无限正比于时间的函数，真空度的极限值（即真空极限）是受真空泵工作液的对应温度下饱和蒸汽压限制de。

一、真空泵的性能参数

1、真空泵的极限压强

泵的极限压强单位是Pa，是指泵在入口处装有标准试验罩并按规定条件工作，在不引入气体正常工作的情况下，趋向稳定的最低压强。

2、真空泵的抽气速率

泵的抽气速率单位是m3/s或l/s，是指泵装有标准试验罩，并按规定条件工作时，从试验罩流过的气体流量与在试验罩指定位置测得的平衡压强之比。简称泵的抽速。

3、真空泵的抽气量

真空泵的抽气量单位是Pa m3/s或Pa l/s。是指泵入口的气体流量。

4、真空泵的起动压强

真空泵的起动压强单位为Pa，它是指泵无损坏起动并有抽气作用时的压强。

5、泵的前级压强

真空泵的前级压强单位是Pa，它是指排气压强低于一个大气压的真空泵的出口压强。

6、真空泵的最大前级压强

真空泵口最大前级压强单位是Pa，它是指超过了能使泵损坏的前级压强。

7、真空泵的最大工作压强

真空泵的最大工作压强单位是Pa，它是指对应最大抽气量的入口压强。在此压强下，泵能连续工作而不恶化或损坏。

8、压缩比

压缩比是指泵对给定气体的出口压强与入口压强之比。

9、何氏系数

泵抽气通道面积上的实际抽速与该处按分子泻流计算的理论抽速之比。

10、抽速系数

泵的实际抽速与泵入口处按分子泻流计算的理论抽速之比。

11、返流率

泵的返流率单位是g/cm2.s。它是指泵按规定条件工作时，通过泵入口单位面积的泵流质量流率。

12、水蒸气允许量

水蒸气的允许量单位是kg/h，它是指泵在正常环境条件下，气镇泵在连续工作时能抽除的水蒸气质量流量。13、最大允许水蒸气入口压强

最大允许水蒸气入口压强单位是Pa。它是指在正常环境条件下，气镇泵在连续工作时所能抽除的水蒸气的最高入口压强。

二、真空泵的使用范围

由于各种真空泵所具有的工作压强范围及起动压强均有所不同，因此在选用真空泵时必须满足这些要求。表3-1给出了各种常用真空泵的工作压强范围及泵的起动压强值，以供参用。

表3-1常用真空泵的工作压强范围及起动压强

真空泵种类工作压强范围（Pa）起动压强（Pa）

活塞式真空泵1×100000～1.3×1001×100000

旋片式真空泵1×100000—6.7×0.11×100000

水环式真空泵1×100000—2.7×10001×100000

罗茨真空泵 1.3×1000—1.3 1.3×1000

涡轮分子泵 1.3—1.3×0.00005 1.3

水蒸气喷射泵1×100000—1.3×0.1

真空测量是真空技术中的一个重要组成部分。用于测量真空度的仪器称为真空计。它们的工作原理如下：

（一）热偶真空计

热偶真空计由敏感元件、热偶规管和测量仪器组成。热偶规管与被测真空系统相通，外壳为玻璃管，管内有加热丝和热偶丝。热偶丝的冷端和热端温度不同时，由于温差效应，在回路中有热电势产生。如加热丝电压保持恒定，则热偶丝的电势取决于加热丝的温度，而加热丝的温度与被测气体的压强有关。压强低，气体热导率小，被气体带走的热量少，加热丝温度升高，热偶丝的热电势增大；反之，则热电势减少。回路中的热电势用毫伏表测量，表中的毫伏数即反映出真空度的高低。为了保证加热丝的电压稳定，而接入了稳压电源。所以测量仪器是由测量热电势