真空度的表征、單位和真空區(qū)域劃分
真空度的表征、單位和真空區(qū)域劃分
真空度的表征
用壓力表示真空度是由歷*采用 U 型壓力計(jì)測(cè)量真空所沿用下來的,這并不十分合理。
在一般真空系統(tǒng)中,通常以各向同性的中性氣體的壓力這*體靜力學(xué)的物理量表示真空度,因此,真空度的測(cè)量?jī)H僅歸結(jié)于壓力的測(cè)量。但應(yīng)特別注意測(cè)量條件,測(cè)量的對(duì)象是在有限的容器內(nèi)的靜止(隨機(jī)運(yùn)動(dòng))、穩(wěn)態(tài)、各向同性單一的中性氣體。在這種情況下,麥克斯威速度分布、余弦散射定律和流體靜力學(xué)壓力概念(p = nkT,v= 1/4nc,p = ρgh)都比較符合客觀實(shí)際,真空度的測(cè)量也比較簡(jiǎn)單容易。
根據(jù)真空度定義,真空度用分子密度n表示,而以壓力表示真空度與此并不矛盾。測(cè)量壓力時(shí),一般氣體處于平衡態(tài)并滿足麥克斯威速度分布定律,即p = nkT成立。測(cè)量時(shí)氣體溫度T一定,所以氣體壓力p正比于分子密度n。也就是說,此時(shí)壓力是分子密度的量度,所以可以用壓力表示真空度。
在空間研究中,研究對(duì)象是無限空間的運(yùn)動(dòng)(1 ~ 10kms-1或更高)以及非穩(wěn)態(tài)、綜合環(huán)境作用下的復(fù)雜氣氛,此時(shí)麥克斯威速度分布定律和余弦散射定律就不一定成立,所以壓力也失去了原來的物理意義,真空度的測(cè)量比較復(fù)雜和困難了。
在一般情況下,以壓力表示真空度是流行、沿用的,但并不是*的,還可以用如下參數(shù)表示真空度:
當(dāng)真空度很高即分子密度很小時(shí),統(tǒng)計(jì)漲落十分明顯,如壓力 p = 10-12Pa時(shí),統(tǒng)計(jì)漲落大于5 × 10-2,壓力已失去真實(shí)意義。由此看來,在某些情況下,壓力只是其他量的相對(duì)指示而已。
真空度單位
根據(jù)氣體分子對(duì)表面碰撞而定義的氣體壓力,是碰撞單位表面積氣體分子動(dòng)量垂直分量的時(shí)間變化率,即單位面積上所受的力,單位為“帕斯卡”(Pascal),簡(jiǎn)稱“帕”(Pa)。
1Pa = 1Nm-2
在工程上有時(shí)嫌帕的量值太小,常采用kPa和MPa表示壓力。低真空時(shí),有時(shí)用“真空度百分?jǐn)?shù)”表示,比如水環(huán)式真空泵、往復(fù)式真空泵和直排大氣羅茨真空泵常用此單位表示真空度。當(dāng)壓力p > 102Pa時(shí),真空度百分?jǐn)?shù)δ為
式中:p0———標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力,Pa。
真空區(qū)域劃分
有了量度真空度的單位,就可以定量地表示真空度的高低。但是,目前真空技術(shù)所涉及的壓力范圍已寬達(dá)20個(gè)數(shù)量級(jí),為了使用方便,有時(shí)只需要粗略指出真空度的大致范圍,通常定性地把真空粗略劃分幾個(gè)區(qū)域。劃分區(qū)域的依據(jù)主要考慮真空狀態(tài)下氣體分子運(yùn)動(dòng)的物理特性、真空泵和真空計(jì)的有效工作范圍等。
我國(guó)關(guān)于真空區(qū)域的劃分,《真空技術(shù)名詞術(shù)語(GB3163—1982)》中規(guī)定如下:
粗真空、低真空和高真空是依氣體分子平均自由程與容器特征尺寸d相比的值來劃分的。主要考慮:是氣體分子之間的相互碰撞還是氣體分子與器壁的相互碰撞對(duì)所出現(xiàn)的物理現(xiàn)象起決定性作用。
將高真空和超高真空的界限定為10-6 Pa,主要是考慮真空物理吸附機(jī)制只有在壓力p < 10-6Pa時(shí)才開始明顯,才可由擴(kuò)散泵抽氣獲得,由B -A計(jì)進(jìn)行壓力測(cè)量。至于超高與*真空的劃分界限在10-12 Pa,是因?yàn)閜 < 10-12 Pa時(shí),出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)漲落(大于5 × 10-2)。
上述的真空區(qū)域劃分,各區(qū)域均表示一個(gè)壓力范圍,原因是目前仍以壓力表示度。但是,在低真空、高真空、超高真空和*真空中,所說的壓力是有著本質(zhì)差別的,只是其他量的相對(duì)指示。
各個(gè)區(qū)域的真空物理特性、所用的真空泵
上一篇:單缸雙作用往復(fù)泵泵頭的設(shè)計(jì)
下一篇:如何提高真空度的討論