Độ dẫn C (l · s ^-1)

Lưu lượng pV qua bất kỳ thành phần đường ống mong muốn nào, tức là đường ống hoặc ống mềm, van, vòi phun, lỗ mở trong thành giữa hai bình, v.v., được biểu thị bằng

Ở đây Δp = (p₁ - p₂ ) là chênh lệch giữa áp suất ở đầu vào và đầu ra của bộ phận đường ống. Hệ số tỷ lệ C được chỉ định là giá trị độ dẫn điện hoặc đơn giản là "conductance". Nó bị ảnh hưởng bởi hình học của thành phần đường ống và thậm chí có thể được tính toán cho một số cấu hình đơn giản hơn. 

Trong phạm vi chân không cao và siêu cao, C là một hằng số không phụ thuộc vào áp suất; trong chế độ thô và trung bình cao, ngược lại, nó phụ thuộc vào áp suất. Do đó, việc tính toán C cho các thành phần đường ống phải được thực hiện riêng cho từng phạm vi áp suất. 

Từ định nghĩa về lưu lượng thể tích, cũng có thể nêu rõ rằng: Giá trị độ dẫn điện C là thể tích lưu lượng đi qua một bộ phận đường ống. Phương trình (1,11) có thể được xem là "định luật Ohm cho công nghệ chân không", trong đó qpV tương ứng với dòng điện, Δp điện áp và C là giá trị dẫn điện. Tương tự như định luật Ohm trong khoa học điện, điện trở lưu lượng 

đã được giới thiệu dưới dạng giá trị ngược với giá trị độ dẫn điện. Sau đó, phương trình (1,11) có thể được viết lại như sau: 

Điều sau áp dụng trực tiếp cho kết nối nối tiếp: 

Khi kết nối song song, các điều sau áp dụng:

Tốc độ bơm hiệu quả cần thiết để hút chân không khỏi bình chứa hoặc thực hiện quy trình bên trong hệ thống chân không sẽ tương ứng với tốc độ đầu vào của một bơm cụ thể (hoặc hệ thống bơm) chỉ khi bơm được nối trực tiếp với bình chứa hoặc hệ thống. Về mặt thực tế, điều này chỉ có thể xảy ra trong những tình huống hiếm gặp. Gần như luôn cần phải bao gồm một hệ thống đường ống trung gian bao gồm van, bộ tách, bẫy lạnh và các bộ phận tương tự. Tất cả những điều này đại diện cho sức cản dòng chảy, hậu quả là tốc độ bơm hiệu quả S _eff luôn nhỏ hơn tốc độ bơm S của bơm hoặc chỉ hệ thống bơm. Do đó, để đảm bảo tốc độ bơm hiệu quả nhất định tại bình chân không, cần phải chọn một máy bơm có tốc độ bơm cao hơn. Mối quan hệ giữa S và S _eff được chỉ ra bằng phương trình cơ bản sau đây: 

Ở đây, C là tổng giá trị độ dẫn điện của hệ thống đường ống, bao gồm các giá trị riêng lẻ cho các thành phần khác nhau được kết nối nối tiếp (van, vách ngăn, bộ tách, v.v.).):

Phương trình (1,24) cho chúng ta biết rằng chỉ trong tình huống C = ∞ (nghĩa là điện trở dòng bằng 0) sẽ S = S _eff. Một số phương trình hữu ích có sẵn cho kỹ thuật viên chân không để tính giá trị dẫn điện C cho các đoạn đường ống. Các giá trị độ dẫn điện của van, bẫy lạnh, bộ tách và rào cản hơi thường phải được xác định theo kinh nghiệm. 

Cần lưu ý rằng nói chung, độ dẫn điện trong một thành phần chân không không phải là một giá trị không đổi độc lập với mức chân không hiện hành, mà phụ thuộc nhiều vào bản chất của dòng chảy (lưu lượng liên tục hoặc phân tử) và do đó là áp suất. Khi sử dụng chỉ số dẫn điện trong các phép tính công nghệ chân không, do đó, luôn cần chú ý đến thực tế là chỉ có thể áp dụng các giá trị dẫn điện áp dụng cho một chế độ áp suất nhất định trong chế độ đó. 

Nếu người ta viết lại thuật ngữ thứ hai trong (1,26) theo biểu mẫu sau 

với

có thể rút ra hai giới hạn quan trọng từ quá trình hoạt động

Giới hạn lưu lượng laminar 

Giới hạn lưu lượng phân tử 

Trong vùng dòng phân tử, giá trị độ dẫn điện không phụ thuộc vào áp suất! 

Phương trình Knudsen hoàn chỉnh (1,26) sẽ phải được sử dụng trong vùng chuyển tiếp 

Các giá trị độ dẫn điện cho các ống thẳng có đường kính danh nghĩa tiêu chuẩn được thể hiện trong Hình 9,5 (lưu lượng tầng) và Hình 9,6 (lưu lượng phân tử). Các nomogram bổ sung để xác định độ dẫn điện cũng sẽ được tìm thấy trong Hình 9,8 và 9,9. 

Ví dụ: Đường kính d của một ống dài 1,5 m phải là bao nhiêu để nó có độ dẫn điện khoảng C = 1000 l / giây trong vùng dòng phân tử? Các điểm l = 1,5 m và C = 1000 l/giây được nối với nhau bằng một đường thẳng được mở rộng để cắt ngang thang đo đường kính d. Có được giá trị d = 24 cm. Độ dẫn điện đầu vào của ống, phụ thuộc vào tỷ lệ d / l và không được bỏ qua trong trường hợp ống ngắn, được tính đến bằng hệ số hiệu chỉnh α. Đối với d / l < 0,1, α có thể được đặt bằng 1. Trong ví dụ của chúng tôi, d/l = 0,16 và α = 0,83 (điểm giao của đường thẳng với thang đo a). Do đó, độ dẫn điện hiệu quả của đường ống giảm xuống C · α = 1000 · 0,83 = 830 l/giây. Nếu d tăng lên 25 cm, độ dẫn điện đạt được là 1200 · 0,82 = 985 l / giây (đường thẳng chấm).

Quy trình: Đối với một chiều dài (l) và đường kính trong (d) nhất định, độ dẫn điện C_m, không phụ thuộc vào áp suất, phải được xác định trong vùng dòng phân tử. Để tìm độ dẫn điện C* trong dòng chảy dạng tầng hoặc vùng dòng chảy Knudsen với áp suất trung bình p trong ống, giá trị độ dẫn điện được tính trước đó cho Cm phải được nhân với hệ số hiệu chỉnh a được xác định trong biểu đồ: C* = C_m · α.

Ví dụ: Ống có chiều dài 1 m và đường kính trong 5 cm có độ dẫn điện C (không điều chỉnh) khoảng 17 l/giây trong vùng dòng phân tử, được xác định bằng cách sử dụng các đường kết nối thích hợp giữa thang đo "l" và thang đo "d". Độ dẫn điện C được tìm thấy theo cách này phải được nhân với hệ số γ = 0,963 (đường kết nối giao nhau với thang đo γ) để thu được độ dẫn điện thực tế Cm trong vùng dòng phân tử: C_m · γ = 17 · 0,963 = 16,37 l/s. Trong một ống có đường kính trong 1 m và 5 cm, dòng phân tử chiếm ưu thế nếu áp suất trung bình p trong ống là < 2,7 · 10 ^-3 mbar. Để xác định độ dẫn điện C* ở áp suất cao hơn 2,7 · 10 ^-3 mbar, ở 8 · 10-2 mbar (= 6 · 10 ^-2 torr), ví dụ, điểm tương ứng trên thang đo p được kết nối với điểm d = 5 cm trên thang đo "d". Đường kết nối này cắt ngang thang đo "α" tại điểm α = 5,5. Độ dẫn điện C* ở p = 8 · 10 ^-2 mbar là: C* = C_m · α = 16,37 · 5,5 = 90 l/giây.

b) Giá trị độ dẫn điện C cho lỗ A 

(A tính bằng cm²): Đối với dòng chảy liên tục (dòng chảy nhớt), các phương trình sau (sau Prandtl) được áp dụng cho không khí ở nhiệt độ 68°F (20°C) trong đó p₂ /p₁ = δ:  

δ = 0,528 là tình huống áp suất tới hạn đối với không khí 

Lưu lượng bị nghẹt ở δ < 0,528; do đó lưu lượng khí không đổi. Trong trường hợp dòng phân tử (chân không cao), điều sau đây sẽ áp dụng cho không khí: 

Ngoài ra trong Hình 1,3 là tốc độ bơm S* _visc và S* _mol tham chiếu đến khu vực A của cổng dò và như một hàm của δ = p₂ /p₁. Các phương trình được đưa ra áp dụng cho không khí ở 68°F (20 °C). Khối lượng mol của khí chảy được xem xét trong các phương trình chung, không được minh họa ở đây. 

Khi làm việc với các khí khác, cần phải nhân các giá trị độ dẫn điện quy định cho không khí với các yếu tố được trình bày trong Bảng 1,1. 

Có thể xác định giá trị độ dẫn điện của đường ống và các cổng dò mà không khí và các khí khác đi qua bằng các phương pháp nomographic. Không chỉ có thể xác định giá trị độ dẫn điện của đường ống ở các giá trị quy định về đường kính, chiều dài và áp suất, mà còn có thể xác định kích thước đường kính đường ống cần thiết khi bộ bơm đạt được tốc độ bơm hiệu quả nhất định ở áp suất và chiều dài đường ống quy định. Cũng có thể thiết lập chiều dài ống tối đa cho phép khi biết các thông số khác. Các giá trị thu được tự nhiên không áp dụng cho dòng chảy nhiễu loạn. Trong các tình huống nghi ngờ, số Reynolds Re nên được ước tính bằng cách sử dụng mối quan hệ xấp xỉ dưới đây.

Trong trường hợp này q_pV = S · p là lưu lượng đầu ra tính bằng mbar l/s, d là đường kính của đường ống tính bằng cm. 

Có thể thấy các nomogram đã được chứng minh là hữu ích trong thực hành trong Hình 9,8 và Hình 9,9. 

Giá trị độ dẫn điện cho các yếu tố khác

Khi dây truyền dịch có các uốn cong hoặc các đường cong khác (như van góc phải), chúng có thể được xem xét bằng cách giả định chiều dài hiệu quả leff của dây truyền dịch lớn hơn. Điều này có thể được ước tính như sau:

Dữ liệu kỹ thuật trong danh mục của Leybold nêu rõ các giá trị độ dẫn điện cho các rào cản hơi nước, bẫy lạnh, bẫy hấp thụ và van cho phạm vi lưu lượng phân tử. Ở các áp suất cao hơn, ví dụ như trong phạm vi dòng chảy Knudsen và dòng chảy dạng tầng, van sẽ có giá trị độ dẫn điện tương tự như đường kính danh nghĩa và chiều dài trục tương ứng của ống. Đối với các van góc phải, tính toán độ dẫn điện cho khuỷu tay phải được áp dụng. 

Trong trường hợp bộ lọc bụi được sử dụng để bảo vệ bơm dung môi khí và bơm Roots, giá trị giới hạn phần trăm cho các mức áp suất khác nhau được liệt kê trong danh mục. Các bộ phận khác, cụ thể là các bộ tách ngưng tụ và ngưng tụ, được thiết kế để chúng không làm giảm tốc độ bơm đến mức đáng kể.

Có thể sử dụng quy tắc ngón tay cái sau đây để xác định kích thước đường ống chân không: Các đường ống phải ngắn và rộng nhất có thể. Chúng phải có mặt cắt ngang ít nhất bằng cổng nạp tại bơm. Nếu các tình huống cụ thể ngăn cản việc rút ngắn đường hút, thì nên bao gồm một bơm Roots trong đường hút bất cứ khi nào hợp lý về mặt kỹ thuật và kinh tế. Điều này sau đó hoạt động như một bơm truyền khí làm giảm trở kháng đường dây.