(最新)3.3蒸汽流扩散泵

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1、引子：扩散真空泵的作用原理举例3.3蒸汽流扩散泵在机械泵的极限真空不能满足工作要求时，常用扩散真空泵以获得高真空。它是利用气体扩散现象来抽气的。该泵结构简单、寿命长，所以它是最早来获得真空的泵，而今仍被广泛使用。泵的分类工作液：汞（计量部门）、扩散汞油结构材料：玻璃（实验室）、金属3.3.1扩散泵的工作原理1.结构2.工作过程加热油形成10pa压力，蒸汽沿倒流管上升从喷嘴射出，形成射流。射流高速、定向、高密，这决定射流具有很强的运载气体分子的能力。射流界面上下形成气体分子流浓度差，使分子不断向射流内扩散，而被射流压向出口达到抽气之目的。油蒸汽射流在运动过程中，碰到

2、水汽泵壁，油分子被冷凝，沿泵壁流回蒸发器，供循环使用。则：只要保证泵油干净，就可以循环使用，所以该泵寿命长。3.扩散泵的主要参数1）压缩比K射流的流速蒸汽流密度有效长度扩散系数由公式知，如射流的流速和有效长度越大，以及气体分子的扩散系数越小，则由该喷嘴产生的压缩比K值越大，那么在一定前级压力下经该泵抽气后，所得的极限压力越小。一个实际的扩散泵，一般都要用3～4个喷嘴串联起来（三级或四级泵），才能保证实际需要的压缩比。多级泵总压缩比为分压缩比之积2）抽速令喷嘴处环形面积为A，该处的抽速：因气体进入该截面，首先遇到的是截面对气流呈现的孔眼流导C0，且为分子流流导则环形

3、截面处有效抽速为：另：气体由进口法兰至喷嘴平面还需要经过一定的管道，其流导设为Ci，它对抽速也有影响，因此，泵进气口处的有效抽速为：若泵进气口处的直径为D（cm），则Si可近似表达为：3）影响抽速的主要因素柯氏系数H值的大小，可以估计蒸汽流运载气体分子的能力，目前能达到的H值为0.3～0.7。泵结构设计的关键：如何提高H值实际上，流速不完全决定于蒸汽流温度，也决定于喷嘴的结构和工作液的蒸发率。如蒸发温度过高，会导致蒸汽分子热运动速率过分增加，使抽气面上的蒸汽流分散开来，这样对泵的抽速和极限压力都将产生不利的影响。4）抽速与压力的关系扩散泵的抽速与压力关系较小，但是

4、当压力较低或较高时，抽速却呈明显的下降。对抽速理论分析未考虑到抽气过程中的反扩散作用，在考虑了反扩散过程后，泵的抽速将会减小。泵内压力越低、反扩散影响越严重，加之在低压力下油蒸汽返流的影响也逐渐显露出来，因此抽速下降；当压力较高时，从伞形喷嘴喷出的蒸汽分子，遇上了密度较大的气体分子时，就不能形成很好的定向射流与大量气体分子碰撞，使蒸汽的定向流速衰减很快，因此抽气效果较差。另，仅流导与压力有关，而流导值在分子流范围内是与压力无关的，因此变化不大。3.3.2扩散泵实际特性及运用1）扩散泵特性与气体种类的关系气体种类不同，在蒸汽流中的扩散与油分子动量交换就不同。轻气体K

5、小如：H2、He重气体K大如：氧气、碳氢化合物即:一般只有H2、He的反扩散才会影响到高真空部分的极限压力。抽速与气体种类的关系：则：扩散泵对不同气体具有选择性。比抽速－单位面积的抽速（x-某种气体,A-空气）2)出口压力和极限压力的关系极限压力受许多因素影响。前级气体的反扩散、泵壁温度下泵油的饱和蒸汽压、蒸汽流中释放出的气体以及泵壁放气等。在扩散泵油除某种规定的气体且泵处于最佳的热功率情况下，只要出口压力小于它的最大工作压力，这时泵的极限压力不受泵出口压力的影响，即，此时气体的反扩散对泵极限压力的影响不大。3)泵油的特性及返油油的性质对扩散泵的抽气性能影响特大。

6、1）泵油的分子量要大。2）为降低泵极限压力，要求泵油在常温下的饱和蒸气压要低。3）为使泵在较高的出口压力下工作，要求泵油在沸腾温度下的饱和蒸气压应尽可能大。4）泵油的热稳定性和抗氧化性能要好；凝固点和低温黏度要低；无毒、耐腐蚀、成本低。泵油对极限压力的影响泵油的饱和蒸气压泵油的返流返油率下降对策－返油来源中，a占整个返油率的70％左右。扩散泵系统使用中的常见故障及消除方法