如何根據抽氣速度選擇前級幫浦
(2.41)
前級幫浦的所需抽氣速度計算得自：
(2.41a)
如何計算抽氣速度的範例
對於抽氣速度為 400 l/s 的擴散幫浦，當使用殼擋板時，有效抽氣速度為型錄中所述值的 50%。最大允許前級壓力為 2 · 10-1 mbar。依據方程式 2.41a，需要作為前級幫浦最小值的抽氣速度取決於進氣壓力 pA。
在 pA = 1 · 10-2 mbar 的進氣壓力之下，如型錄中所述，高真空幫浦的抽氣速度為約 100 l/s，隨後此值的 50 % 為 50 l/s。因此，前級幫浦的抽氣速度必須至少為
在 pA = 1 · 10-3 mbar 的進氣壓力之下，幫浦已達其額定抽氣速度 400 l/s；有效抽氣速度現為 Seff = 200 l/s；因此前級幫浦的所需抽氣速度為
如何根據壓力範圍選擇前級真空幫浦
如果高真空幫浦要用於抽排 10-3 到 10-2 mbar, 之間的蒸氣，則必須使用提供額定抽氣速度 12 m3/h 的前級幫浦，在任何情況下，它在 2 · 10-1 mbar 壓力下的抽氣速度都必須是 9 m3/h。如果沒有要抽排的蒸氣，無氣鎮操作的單級段迴轉葉片幫浦在大多數情況下都適用。如果也要抽排蒸氣的成分 (即使很少)，在任何情況下都應該使用雙級段氣鎮幫浦作為也使用氣鎮在 2 · 10-1 mbar 之下提供所需抽氣速度的前級幫浦。
如果只要在低於 10-3 mbar 的進氣壓力下使用高真空幫浦，較小的前級幫浦就夠了；如果是前述範例中的情形，這將會是提供抽氣速度 6 m3/h 的幫浦。如果持續進氣壓力更低，例如低於 10-4 mbar，前級幫浦的所需抽氣速度便可從方程式 2.41a 中計算得到：
理論上，在此情況下，可以使用抽氣速度約為 1 m3/h 的較小前級幫浦。但在實務上，應該安裝較大的前級幫浦，因為尤其是在啟動真空系統時，可能會在短暫時間中出現大量氣體。如果前級幫浦無法立即抽出該氣體量，高真空幫浦的操作會遇到危險。如果永久在非常低的進氣壓力下工作，則建議在高真空幫浦與前級幫浦之間安裝氣鎮體積 (前級容器或平壓容器)。然後應只短時間操作前級幫浦。但是，絕對不可超過最大允許前級壓力。
氣鎮體積的大小取決於每單位時間要抽排的氣體總量。如果此比率非常低，經驗法則指出 0.5 l 的氣鎮體積允許在隔離前級幫浦的情況下存在 1 分鐘的抽氣時間。
若要尋找前級幫浦的最適大小，在許多情況下都可以使用圖形方法。在本例中，起點是依據方程式 2.41 的幫浦抽氣速度特性。
幫浦的抽氣速度特性很容易從幫浦的測量抽氣速度 (體積流率) 特性衍生出來，如針對 6000 l/s 擴散幫浦 所顯示 (見圖 2.76 中的曲線 S)。若要到達輸送量特性 (圖 2.76 中的曲線 Q)，必須將 S 的每一個縱坐標值乘以其對應 pA 值，並對照此值繪圖。如果假定擴散幫浦的進氣壓力未超過 10-2 mbar，最大輸送量為 9.5 mbar · l/s
圖 2.76 以圖形方式確定適當前級幫浦的圖。
a) 6000 l/s 擴散幫浦的抽氣速度特性
b) 雙級段迴轉活塞幫浦的輸送量曲線序列 (V.B. = 臨界前級真空壓力)
因此，前級幫浦的大小必須使此輸送量可由處於等於或最好低於擴散幫浦的最大允許前級壓力之 (前級幫浦的) 進氣壓力的幫浦來處理；這對於 6000 l/s 擴散幫浦而言是 4 · 10-1 mbar。
說明完市售雙級段迴轉活塞幫浦的抽氣速度特性後，每個幫浦的輸送量特性都會以類似於圖 2.76 a 中用來尋找擴散幫浦的 Q 曲線的方式來計算。結果是圖 2.76 b 中編號 1 – 4 的 Q 曲線組，在此考慮到了 4 個雙級段迴轉活塞幫浦，其額定速度分別為 200、100、50 與 25 m3/h。6000 l/s 擴散幫浦的臨界前級壓力標記為 V.B. (p = 4 · 10-1 mbar)。現在最大輸送量 Q = 9.5 mbar · l/s 顯示為水平線 a。這條線與四條輸送量曲線相交。從右數到左，對應至低於臨界前級壓力 4 · 10-1 mbar 之進氣壓力的第一個交點是以輸送量特性 2 產生的。這對應至額定抽氣速度為 100 m3/h 的雙級段旋轉活塞幫浦。因此，此幫浦是在前述假定之下的 6000 l/s 擴散幫浦的正確前級幫浦。
但是，如果抽氣製程使最大輸送量 9.5 mbar · l/ 不太可能達到，當然就可以使用較小的前級幫浦。例如，從圖 2.76 b 的 b 線來看，這是不證自明的，它對應至只有 2 mbar l/ s 的最大輸送量。在此情況下，25 m3/h 雙級段迴轉活塞幫浦就足夠了。
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References
- Vacuum symbols
- Glossary of units
- References and sources
Vacuum symbols
A glossary of symbols commonly used in vacuum technology diagrams as a visual representation of pump types and parts in pumping systems
Glossary of units
An overview of measurement units used in vacuum technology and what the symbols stand for, as well as the modern equivalents of historical units
References and sources
References, sources and further reading related to the fundamental knowledge of vacuum technology
