МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ - ЧАСТЬ 8

Решение

Предоставляем читателям возможность самостоятельно по-

думать над этой задачей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. Термодинамика

и молекулярная физика. — М.: Наука. Физматлит, 1990.

2. Пипко А.И., Плисковский В.Я. Основы вакуумной техни-

ки. — М.: Энергоатомиздат, 1992.

3. Пипко А.И., Плисковский В.Я., Королев Б.И., Кузне-

цов В.И. Основы вакуумной техники. — М.: Энергоатом-
издат, 1981.

4. Фролов Е.С., Минайчев В.Е., ред. Вакуумная техника:

Справочник. – М.: Машиностроение, 1992.

32

3.

Теоретические основы процесса
откачки

3.1.

Основные определения вакуумнойтехники.
Проводимость сложного трубопровода

Мы рассмотрели основные типы насосов и датчиков давления.
Обсудим теперь методы количественного расчета скорости от-
качки. Простейшая вакуумная система представлена на рис. 5.
Она состоит из откачиваемого сосуда (1), датчиков давления
(2), крана (3), трубопровода (4) и насоса (5).

Рис. 5. Простейшая вакуумная система

С началом процесса откачки начинается перемещение газа

в сторону насоса. Давление в откачиваемом объеме p понижа-
ется. При этом давление p

H

на входе в насос еще ниже: p

H

< p.

Разность p

−p

H

называют движущей разностью давлений. Под

быстротой откачки сосуда S

0

понимают объем газа, поступаю-

щий за единицу времени из сосуда в трубопровод при давлении
p в откачиваемом сосуде:

33

S

0

= (

dV

dt

)

p

.

(71)

Вкачестве основных параметров насосов в вакуумной тех-

нике обычно выделяют предельное остаточное давление, быст-
роту откачки, производительность, наибольшее давление за-
пуска, наибольшее рабочее давление и наибольшее выпускное
давление.

Предельное остаточное давление – это минимальное давле-

ние, которое достигается при работе насоса без нагрузки, то
есть когда насос не подсоединен к откачиваемому объему. Его
величина определяется равновесием между количеством газа,
удаляемым насосом, и обратным потоком, возвращающимся из
насоса на его собственный вход.

Быстротой откачивающего действия насоса S

H

[л/c] (или

быстротой действия насоса) при данном впускном давлении
p

H

называют объем газа, поступающий в работающий насос

в единицу времени:

S

H

=

dV

H

dt

.

(72)

Поток газа, протекающий за единицу времени через вход-

ное сечение насоса и равный произведению давления газа на
его объем в единицу времени, называется производительно-
стью насоса Q

H

[м

3

· Па/с] = [Вт]:

Q

H

= p

H

S

H

.

(73)

Наибольшим давлением запуска называется максимальное

давление во входном сечении насоса, превышение которого ве-
дет к ухудшению его характеристик. Не все насосы способны
начинать свою работу с атмосферного давления: для работы
ряда насосов необходимо предварительное разрежение (фор-
вакуум).

Наибольшее рабочее давление — то давление, при котором

насос может работать в течение длительного времени при со-
хранении своей быстроты действия.

34

И, наконец, наибольшее выпускное давление — то давление

на выходе насоса, при котором насос еще может осуществлять
откачку. Данный параметр очень важен, к примеру, для струй-
ных и турбомолекулярных насосов, у которых при выпускном
давлении 10

2

Па и выше может произойти срыв процесса от-

качки.

Обычно при количественном описании вакуумной системы

проводят аналогию вакуумной системы с электрической цепью
и вводят понятие сопротивления трубопровода W . Разность
давлений уподобляют напряжению, поток – силе тока. Вели-
чину

U =

1

W

=

Q

p

− p

H

,

(74)

где Q = p

H

S

H

= pS

0

– поток газа (одинаковый для всех сече-

ний трубопровода), называют проводимостью трубопровода и
измеряют в м

3

/с или в л/с.

Задача 1

Экспериментатор соединяет последовательно два участка

трубопровода: первый – с проводимостью U

1

= 5 л/с, второй –

с проводимостью U

2

= 0.5 л/с. Рассчитать проводимость полу-

чившегося трубопровода.

Решение

Перепад давлений на концах первого трубопровода равен

p

− p

12

, на концах второго – p

12

− p

H

. Поток постоянен и равен

Q. Тогда

p

−p

H

= (p

−p

12

)+(p

12

−p

H

) = Q(W

1

+W

2

) = Q(

1

U

1

+

1

U

2

) = Q

1

U

Σ

.

(75)

Суммарная проводимость равна

U

Σ

=

U

1

U

2

U

1

+ U

2

=

5

· 0.5

5 + 0.5

= 0.45.

(76)

35