Вакуумная система и основные ее элементы.

Теоретические основы вакуумной техники.

Понятие вакуум.

Вакуумом называется состояние газа или пара при давлении ниже атмосферного. Количественной характеристикой вакуума служит абсолютное давление, измеряемое в Па, мм. рт. ст., миллибар (мбар) , Торр.

мбар= ; мм.рт.ст.=1.33 Па ; ат=1,01 *10

Вакуумная техника - прикладная наука, изучающая проблемы получения и поддержания вакуума, проведения вакуумных измерений, а также вопросы

разработки, конструирования и применения вакуумных систем и их функциональных элементов. Разреженные газы по своим свойствам практически не отличаются от идеальных. В технике вакуум создают с помощью вакуумных насосов различных принципов действия.

Различают низкий, средний, высокий и сверхвысокий вакуум.

Низкий вакуум характеризуется давлением газа, при котором средняя длина свободного пробега молекул значительно меньше определяющего линейного размера сосуда.( ).

Средний ….. характеризуется давлением , при котором (100…0,1 Па)

Высокий…. Определяется давлением, при котором (0,1… ).

Сверхвысокий …..характеризуется давлением газа, при котором не происходит заметного изменения свойств поверхности, первоначально свободной от адсорбированного газа, за время, существенное для рабочего процесса. ….( ).

Вакуумная система и основные ее элементы.

Вакуумная система – совокупность взаимосвязанных устройств для создания, повышения и поддержания вакуума; приборов для вакуумных измерений, а также откачиваемых сосудов и связывающих их вакуумных трубопроводов (к устройствам, обеспечивающим действие вакуумной системы, относятся, например, электродвигатель, аккумуляторы, печи).

Вакуумная установка – установка, состоящая из вакуумной системы и устройств, обеспечивающих ее действие.

Вакуумный агрегат -вакуумная установка, конструктивно выполненная как единое целое.

Вакуумный трубопровод – трубопровод, по которому перемещается разреженный газ в вакуумной системе.

Форвакуумный трубопровод – вакуумный трубопровод, служащий для присоединения к форвакуумному насосу.

Вакуумный затвор – вакуумный клапан, дающий возможность соединять и разобщать элементы вакуумной системы.

Вакуумный ввод - устройство для передачи в вакуумный сосуд механической или электрической энергии.

Ловушка – устройство, в котором парциальное давление компонентов газо-паровой смеси понижается механическим, физическим или химическим способом и уменьшается проникновение паров или газов из одной части откачной системы в другую.

Конденсационная вакуумная ловушка - ловушка, действие которой основано на кондесации паров и газов на внутренних охлаждаемых поверхностях.

Некоторые основные понятия, применяемые в вакуумной технике.

Газ -состояние вещества, при котором движение молекул практически не ограничено межмолекулярными силами и вещество может занимать любое доступное пространство. Этот термин применяется и к неконденсирующему газу, и к пару.

Нормальное состояние газа - состояние газа при нормальных условиях: давлении 101325 Па и температуре 273 K .

Откачка - уменьшение молекулярной концентрации газа при помощи устройств, удаляющих или поглощающих газ.

Время откачки – время необходимое для уменьшения давления в откачиваемом сосуде до определенного значения насосом конкретного типа или вида.

Предельное остаточное давление - наименьшее давление, которое может быть достигнуто в определенных условиях при использовании конкретных устройств для откачки.

Форвакуум – вакуум, создаваемый насосом более низкого вакуума при последовательной работе нескольких насосов.

Пар - газ, температура которого ниже критической (газ, который можно перевести в конденсированную фазу только повышением давления.)

Насыщенный пар – пар, находящийся в термодинамическом равновесии с одной из конденсированных фаз рассматриваемого вещества при данной температуре.

Ненасыщенный пар – пар давление которого меньше давления насыщенного пара данного вещества при той же температуре.

Степень насыщения – отношение давления пара к давлению насыщенного пара.

Диффузия газа - движение газа в другой среде под влиянием градиента концентрации.

Молекулярное течение - течение газа в канале при условиях, когда средняя длина свободного пути молекул значительно превышает внутренний поперечный размер канала.

Вязкостное течение - течение газа в канале при условиях, когда средняя длина свободного пути молекул очень мала по сравнению с наименьшим внутренним поперечным размером канала.

Массовый поток газа – масса газа, пересекающая определенную поверхность за единицу времени.

Объемный поток газа - объем газа при указанных температурах и давлении, пересекающего определенную поверхность за единицу времени.

Молярный поток газа- число молей данного газа, пересекающего определенную поверхность за единицу времени.

Проводимость- свойство элемента вакуумной системы проводить газ, определяется как отношение потока к разности средних давлений по обе стороны от элемента в предположении изотермического равновесия.

Сопротивление – величина обратная проводимости.

Сорбция- поглощение газа или пара твердым телом или жидкостью (сорбентом).

Адсорбция – поглощение газа или пара (адсорбанта) поверхностью твердого вещества или жидкости (адсорбента).

Абсорбция - поглощение газа (абсорбента) объемом твердого тела или жидкости (абсорбента).

Физическая сорбция – сорбция под действием физических сил, при которой не образуется химических связей.

Хемосорбция – сорбция, при которой образуются химические связи.

Десорбция - освобождение газов или паров, сорбированных каким- либо материалом.

Коэффициент аккомодации - отношение средней энергии, реально передаваемой поверхности налетающими частицами, к средней энергии, которая может быть передана поверхности налетающими частицами, если бы они отрывались от повепхности после достижения с нею полного теплового равновесия.

Скорость конденсации - число молекул, конденсирующихся на единицы площади поверхности в единицу времени.

Скорость прилипания -число молекл, сорбирующихся на единице площади поверхности в единицу времени.

Десорбция - освобождение газов или паров, сорбированных каким либо материалом.

Газовыделение - самопроизвольное выделение за из материала в вакуум.

Обезгаживание - принудительное удаление газа из материала.

Проницаемость твердой перегородки – отношение потока газа через перегородку к потоку газа через то же сечение при отсутствии перегородки, являющееся функцией от давления по обе стороны от перегородки и ее структуры.

Коэффициент проницаемости - отношение произведения проницаемости на толщину перегородки к ее площади.

Быстрота откачки -объем газа при фиксированном давлении, откачиваемого в единицу времени.

Производительность вакуумного насоса - поток газа через входное сечение вакуумного насоса.

Наибольшее давление запуска вакуумного насоса - наибольшее давление во входном сечении вакуумного насоса, при котором насос может начать работать.

Наибольшее выпускное давление вакуумного насоса – наибольшее давление в выходном сечении вакуумного насоса, при котором насос может осуществлять откачку.

Наибольшее рабочее давление вакуумного насоса - наибольшее давление во входном сечении насоса, при котором он длительное время сохраняет нормальную быстроту действия.

Оборудование для получения и поддержания вакуума.

Вакуумный насос – устройство, предназначенное для создания, повышения и (или) поддержания вакуума.

Низковакуумный насос -вакуумный насос для понижения давления в откачиваемом объеме, начиная от атмосферного.

Высоковакуумный насос - вакуумный насос, работающий на ступени самого низкого давления откачной системы, которая состоит из двух или более последовательно соединенных насосов.

Форвакуумный насос –предназначен для поддерживания выпускного давления другого насоса.

Бусторный вакуумный насос - …., устанавливаемый между форвакуумным и высоковакуумным насосами для повышения быстроты действия системы насосов при среднем вакууме либо для оптимизации давления в откачной системе и уменьшения объемного расхода, необходимого для форвакуумного насоса.

Вакуумный насос предварительного разрежения - …. предназначен для понижения давления в откачиваемом объеме или откачной системе от атмосферного давления до значения, при котором может работать другая откачная система или вакуумный насос.

Одноступенчатый вакуумный насос - …, в котором перепад давления создается одной рабочей ступенью.

Многоступенчатый вакуумный насос - …, где перепад давления создается последовательно несколькими рабочими ступенями (ступени откачки нумеруются, начиная от ступени, создающей более высокий вакуум).

Механический вакуумный насос - газоперекачивающий вакуумный насос, откачивающее действие которого основано на перемещении газа вследствие механического движения рабочих частей насоса.

Вакуумный насос объемного действия - механический вакуумный насос, в котором объем, заполненный газом, периодически отсекается от входа, обеспечивая перемещение газа к выходу.

Поршневой вакуумный насос - …объемного действия, где сжатие и нагнетание газа происходит под действием возвратно-поступательного движения поршня.

Вращательный вакуумный насос -…..насос объемного действия, в котором сжатие и нагнетание газа осуществляется вращением твердого тела.

Плунжерный вакуумный насос – это вакуумный насос, в котором эксцентрично установленный вал, вращающийся относительно внутренней поверхности ротора, вынуждает последний обкатывать поверхность статора; при этом плунжер совместно с ротором, на котором он жестко закреплен, делит рабочую камеру на полости с изменяющимися объемами. Плунжер скользит в золотнике, колеблющемся в соответствующем гнезде статора.

Вакуумный турбонасос - кинетический вакуумный насос, где импульс движении передается газу от вращающихся твердых поверхностей.

Молекулярный вакуумный насос- кинетический вакуумный насос, в котором молекулам газа в результате их соприкосновения с поверхностью высоскоростного ротора сообщается импульс движения, заставляющих их перемещаться в направлении к входу насоса.

Турбомолекулярный вакуумный насос -молекулярный вакуумный насос, на валу которого закреплены диски с прорезями или лопатками, вращающимися между соответствующими дисками статора.

Струйный вакуумный насос- газоперекачивающий вакуумный насос, характеризующийся тем, что откачка в нем осуществляется путем захвата газа струей рабочего тела (жидкости, жидкости, пара или газа).

Эжекторный вакуумный насос - пароструйный низковакуумный насос, в котором происходит турбулентно-вязкостный захват газа струей.

Газоструйный вакуумный насос - струйный вакуумный насос, в котором рабочим телом является струя газа.

Пароструйный вакуумный насос -………где в качестве рабочего тела используется струя пара.

Диффузионный вакуумный насос - пароструйный высоковакуумный насос, в котором захват газа струей происходит за счет диффузии газа в струю.

Ионный вакуумный насос – кинетический вакуумный насос, где молекулы газа ионизируются, а затем перемещаются к выходу насоса с помощью электрического и магнитного полей ( или только электрического подя).

Сорбционный вакуумный насос – газоулавливающий вакуумный насос, в котором откачка происходит вследствие сорбции газа.

Адсорбционный вакуумный насос – сорбционный вакуумный насос, где откачка осуществляется в результате физической сорбции газа пористым сорбентом при низкой температуре.

Геттерный вакуумный насос - сорбционный вакуумный насос, в котором откачка происходит преимущественно вследствие хемсорбции газа геттером.

Сублимационный вакуумный насос - геттерный вакуумный насос, поглощающая поверхность которого обновляется при конденсации на ней термически испаряемого геттера.

Вакуумный крионасос - конденсационный или сорбционный насос с рабочими поверхностями, охлаждаемыми до низких температур.