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真空系统排气物理现象及其产生的原因

2020-01-23

机械泵开始工作前,系统各部分压强相同.没有气体流动,泵启动后,气体流动特性将会改变,起初,当机械泵启动瞬间,靠近进气口的气体被抽走,进气口处压强开始降低,于是管道两端开始出现压强差,气体便沿着管道不断地从容器流入泵内。显然,泵的抽速越大,压强差改变越大。更后,抽速受管道流阻的限制而不能提高。气体流动状态经过三种情况:分子碰撞频繁的粘滞流(低真空)、分子主要与管壁碰撞的分子流(高真空)和介于二者之问的过渡流(中真空)。共抽气过程的物理现象,可人致分述如下:

1.从760托至1托的抽气过程:在开始抽气时,如果空气巾相对湿度较大的话,则在开始抽气瞬间,就会出现奇怪的现象,即由于压强突然降低引起的冷却作用、被抽容器中的水蒸气会凝聚成雾粒(在玻璃容器上可看的很清楚)。这种雾粒的湍急流动,是较高的气体压强和大流量的气流特性的一种标志。

当被抽容器的压强从760托降到大约1托时,更明显的变化是容器内外的压强差,约为每平方厘米面积上受力1公斤(或者14.7磅/英寸2)。例如镀膜机一个15厘米直径的观察窗,玻璃就必须承受376斤重之力,对于一个电视显像管的矩形屏面,受力则要达到吨的数量级。

在此过程中的另一有趣的变化就是容器中的残余气体成分逐渐变化。容器未抽气前充满了空气,当真空度逐渐升高时,油脂和水分相继燕发,它们与其他残气成分互相作用转化产生新的气体、物质,使容器中残气成分比例发生根本改变。更后,系统中的残余气体,绝大部分成为杂质气体了。

2.从1托到10-4托以后的抽气过程:这一过程中气体的物理特性也发生很大变化,即气体的导热特性、放电特性、气体的流动特性(分子的平均自由路程)等性质均改变了。对这些物理特性变化的研究,对于真空技术亦是至为重要的内容(例如,利用不同真空度下的不同气体特性,就可在工业的不同部门中应用真空技术)。

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