Понятие о процессе откачки газа из вакуумной системы

Рассмотрим схему простейшей системы, состоящую из откачиваемого объема 1, манометров 2 и 3, вакуумного насоса 4 и соединительного трубопровода 5 (рис. 3.2).

Будем считать, что вакуумная система герметична и внутри нее нет газовыделения, а температура газа постоянна. До начала работы вакуумного насоса давление во всей системе одинаково т.е.

р₁= р₂. С началом работы вакуумного насоса 4 начинается перемещение газа из объема 1 по трубопроводу 5. Количество газа в вакуумной системе непрерывно уменьшается, а так как температура и объем системы остаются практически неизменными, происходит понижение давления вакуумной системы. При этом давление р₁ у входа в насос падает быстрее, чем давление р₂ в откачиваемом объеме, т.е. создается разность давлений (р₂– р₁), которая обусловлена тем, что трубопровод оказывает сопротивление проходящему по нему газу. Разность (р₂– р₁) принято называть движущейся разностью давлений.

В связи с различием в быстроте снижения давления в откачиваемом объекте и у входа в насос следует различать понятия: быстрота откачки объектаи быстрота откачивающего действия насоса (быстрота действия насоса).

Объем газа, поступающий в единицу времени из откачиваемого объекта в трубопровод через сечение ІІ при давлении р₂, называется быстротой откачки объектаили эффективной быстротой откачки насоса:

(3.1)

Объем газа, удаляемый насосом в единицу времени через входящий патрубок (сечение І) при давлении р₁, называется быстротой действия насоса:

(3.2)

Отношение эффективной быстроты откачки насоса к быстроте действия насоса называется коэффициентом использования насоса:

(3.3)

Количество газа, проходящего в единицу времени через поперечное сечение вакуумного трубопровода, принято называть потоком газа.

Поток газа, проходящий через входное сечение насоса, называется его производительностью:

(3.4)

Для стационарного потока выполняется условие сплошности:

(3.5)

Падение давления вдоль вакуумного трубопровода, т.е. движущая разность давлений (р₂– р₁), возникает из-за того, что трубопровод оказывает сопротивление потоку газа:

, (3.6)

где – проводимость системы (зависит от сечения, от степени вакуума).

Тогда (3.1) и (3.2) запишутся так:

или , (3.7)

или (3.8)

Основное уравнение вакуумной техники:

или . (3.9)

Тогда (3.3) с использованием (3.9) запишется как

(3.10)