Áp suất chân không được đo như thế nào?
Phạm vi áp suất trong công nghệ chân không và đặc tính của chúng
Phổ biến trong công nghệ chân không là phân chia phạm vi áp suất tổng thể rộng - bao gồm hơn 16 công suất của mười - thành các chế độ riêng lẻ nhỏ hơn. Chúng thường được định nghĩa như sau:
Chân không thô (RV) 1000 - 1 mbar
Chân không trung bình (MV) 1 - 10-3 mbar
Chân không cao (HV) 10-3- 10-7 mbar
Chân không siêu cao (UHV) 10-7 - (10-14) mbar
Bảng IX Phạm vi áp suất được sử dụng trong công nghệ chân không và đặc điểm của chúng (số được làm tròn đến toàn bộ công suất mười)
Sự phân chia này, tất nhiên, là một chút tùy ý. Đặc biệt, các nhà hóa học có thể đề cập đến phổ mà họ quan tâm nhất, nằm giữa 100 và 1 mbar, là "chân không trung bình". Một số kỹ sư có thể không đề cập đến chân không ở tất cả, mà thay vào đó nói đến "áp suất thấp" hoặc thậm chí là "áp suất âm". Tuy nhiên, các chế độ áp suất được liệt kê ở trên có thể được mô tả khá thỏa đáng từ việc quan sát tình huống động học khí và bản chất của luồng khí. Các công nghệ vận hành trong các phạm vi khác nhau cũng sẽ khác nhau.
Không khí xung quanh
Trước khi rút chân không, mọi hệ thống chân không trên đất đều chứa không khí và sẽ luôn được bao quanh bởi không khí trong quá trình vận hành. Điều này đòi hỏi phải quen thuộc với các đặc tính vật lý và hóa học của khí quyển.
Bầu khí quyển bao gồm một số khí và, gần bề mặt Trái đất, hơi nước. Áp suất do khí quyển tạo ra được tham chiếu đến mực nước biển. Áp suất khí quyển trung bình là 1013 mbar (tương đương với "khí quyển", đơn vị đo được sử dụng trước đó). Bảng VIII minh họa thành phần của môi trường khí quyển tiêu chuẩn ở độ ẩm tương đối 50% và nhiệt độ 68°F hoặc 20°C.
Bảng VIII Thành phần khí quyển. Lưu ý: Trong thành phần khí quyển, độ ẩm tương đối (RH) được thể hiện riêng biệt cùng với nhiệt độ.
Do đó, ở độ ẩm tương đối đã cho, áp suất không khí được đọc trên áp kế là 1024 mbar.
Về mặt công nghệ chân không, cần lưu ý những điểm sau liên quan đến thành phần của không khí:
a) Hơi nước có trong không khí, thay đổi theo mức độ ẩm, đóng một vai trò quan trọng khi hút chân không cho hệ thống chân không (xem trang về bơm khí - quy trình ướt).
b) Lượng khí argon trơ đáng kể cần được tính đến trong các quy trình xả bằng máy bơm hấp thụ.
c) Mặc dù hàm lượng heli trong khí quyển rất thấp, chỉ khoảng 5 ppm (phần mỗi triệu), khí trơ này đặc biệt rõ ràng trong các hệ thống chân không siêu cao được niêm phong bằng Viton hoặc kết hợp các thành phần thủy tinh hoặc thạch anh. Helium có thể thẩm thấu các chất này đến một mức độ có thể đo được.
Áp suất khí quyển giảm khi độ cao trên bề mặt Trái đất tăng lên (xem Hình 9,3). Chân không cao chiếm ưu thế ở độ cao khoảng 328.083 ft (100km) và chân không siêu cao trên 1.312.335 ft (400km). Thành phần của không khí cũng thay đổi theo khoảng cách đến bề mặt Trái đất (xem Hình 9,4).
Hình 9,3 Giảm áp suất không khí (1) và thay đổi nhiệt độ (2) theo độ cao
Hình 9,4 Thay đổi thành phần khí của khí quyển theo độ cao
Đơn vị áp suất và định nghĩa của chúng
Áp suất p (mbar)
Áp suất của chất lỏng (khí và chất lỏng). (Số lượng: áp suất; biểu tượng: p; đơn vị đo: milibar; từ viết tắt: mbar.) Áp suất được định nghĩa trong Tiêu chuẩn DIN 1314 là tỷ lệ của lực chuẩn hóa được áp dụng cho một bề mặt và phạm vi của bề mặt này (lực tham chiếu đến diện tích bề mặt). Mặc dù Torr không còn được sử dụng làm đơn vị đo áp suất, nhưng vì lợi ích minh bạch nên nên đề cập đến đơn vị áp suất này: 1 Torr là áp suất khí có thể làm tăng một cột thủy ngân 1 mm ở 32°F (0°C). (Áp suất khí quyển tiêu chuẩn là 760 Torr hoặc 760 mm Hg.) Áp suất p có thể được xác định chặt chẽ hơn bằng các ký tự phụ:
Áp suất tuyệt đối p abs
Áp suất tuyệt đối luôn được quy định trong công nghệ chân không để chỉ số "abs" thường có thể bị bỏ qua.
Tổng áp suất pt
Tổng áp suất trong bình là tổng áp suất riêng phần của tất cả các khí và hơi trong bình.
Áp suất một phần pi
Áp suất một phần của một loại khí hoặc hơi nhất định là áp suất mà khí hoặc hơi đó sẽ tạo ra nếu chỉ có trong bình. Lưu ý quan trọng: Đặc biệt trong công nghệ chân không thô, áp suất một phần trong hỗn hợp khí và hơi thường được hiểu là tổng áp suất một phần của tất cả các thành phần không ngưng tụ có trong hỗn hợp - ví dụ: trong trường hợp "áp suất cuối cùng một phần " tại một bơm cánh quạt xoay.
Áp suất hơi bão hòa ps
Áp suất hơi bão hòa được gọi là áp suất hơi bão hòa ps. ps sẽ là một chức năng của nhiệt độ cho bất kỳ chất nào.
Áp suất hơi pd
Áp suất một phần của những hơi có thể hóa lỏng ở nhiệt độ nitơ lỏng (LN2 ).
Áp suất tiêu chuẩn pn
Áp suất tiêu chuẩn pn được định nghĩa trong DIN 1343 là áp suất pn = 1013,25 mbar.
Áp suất tốiđa
Áp suất thấp nhất có thể đạt được trong bình chân không. Cái gọi là áp suất cuối không chỉ phụ thuộc vào tốc độ hút của bơm mà còn phụ thuộc vào áp suất hơi pd của chất bôi trơn, chất bít kín và chất đẩy được sử dụng trong bơm. Nếu thùng chứa được hút chân không đơn giản bằng bơm chân không xoay (dịch chuyển dương) kín dầu, thì áp suất cuối cùng có thể đạt được sẽ được xác định chủ yếu bởi áp suất hơi của dầu bơm được sử dụng và, tùy thuộc vào độ sạch của thùng chứa, cũng như hơi thải ra từ thành thùng chứa và, tất nhiên, tính kín của chính thùng chứa chân không.
Áp suất môi trường xung quanh
hoặc áp suất khí quyển (tuyệt đối)
Áp suất quá cao pe hoặc áp suất đo
(Biểu tượng chỉ mục từ "dư thừa")
Ở đây, các giá trị dương cho pe sẽ biểu thị áp suất quá cao hoặc áp suất đo; các giá trị âm sẽ đặc trưng cho chân không.
Áp suất làm việc pw
Trong quá trình hút chân không, khí và/hoặc hơi được loại bỏ khỏi bình chứa. Khí được hiểu là chất ở trạng thái khí, tuy nhiên sẽ không ngưng tụ ở nhiệt độ làm việc hoặc vận hành. Hơi nước cũng là chất ở trạng thái khí nhưng nó có thể bị hóa lỏng ở nhiệt độ phổ biến bằng cách tăng áp suất. Cuối cùng, hơi bão hòa là chất ở nhiệt độ phổ biến là khí ở trạng thái cân bằng với pha lỏng của cùng một chất.
- Torr chỉ được đưa vào bảng để hỗ trợ quá trình chuyển đổi từ đơn vị quen thuộc này sang các đơn vị pháp lý N · m -2, mbar và bar., Trong tương lai, không thể sử dụng các đơn vị áp suất torr, mm cột nước, mm cột thủy ngân (mm Hg), % chân không, khí quyển kỹ thuật (at), khí quyển vật lý (atm), khí quyển tuyệt đối (ata), áp suất trên khí quyển và áp suất dưới khí quyển. Trong bối cảnh này, cần tham khảo DIN 1314.
- Đơn vị Newton chia cho mét vuông (N · m -2 ) cũng được chỉ định là Pascal (Pa): 1 N · m -2 = 1 Pa. Newton chia cho mét vuông hoặc Pascal là đơn vị SI cho áp suất của chất lỏng.
- 1 torr = 4/3 mbar; fl torr = 1 mbar.
Kiến thức cơ bản về công nghệ chân không
Tải eBook "Nguyên tắc cơ bản của công nghệ chân không" của chúng tôi để khám phá những điều cần thiết và quy trình của bơm chân không.
Tài liệu tham khảo
- Biểu tượng chân không
- Bảng thuật ngữ
- Tài liệu tham khảo
Biểu tượng chân không
Biểu tượng chân không
Bảng thuật ngữ các biểu tượng thường được sử dụng trong các sơ đồ công nghệ chân không để thể hiện trực quan các loại bơm và các bộ phận trong hệ thống bơm
Bảng thuật ngữ
Bảng thuật ngữ
Tổng quan về các đơn vị đo được sử dụng trong công nghệ chân không và các biểu tượng đại diện cho gì, cũng như các đơn vị tương đương hiện đại của các đơn vị lịch sử
Tài liệu tham khảo
Tài liệu tham khảo
Tham khảo, nguồn và đọc thêm liên quan đến kiến thức cơ bản về công nghệ chân không
Biểu tượng chân không
Bảng thuật ngữ các biểu tượng thường được sử dụng trong các sơ đồ công nghệ chân không để thể hiện trực quan các loại bơm và các bộ phận trong hệ thống bơm
Bảng thuật ngữ
Tổng quan về các đơn vị đo được sử dụng trong công nghệ chân không và các biểu tượng đại diện cho gì, cũng như các đơn vị tương đương hiện đại của các đơn vị lịch sử
Tài liệu tham khảo
Tham khảo, nguồn và đọc thêm liên quan đến kiến thức cơ bản về công nghệ chân không