真空测量方法

一、 前言本文涉及到的有关名词和术语：真空度：当以mmHg（Torr）或Kpa、Pa为单位时，指的是绝压，又称残压、压力，剩余压力或吸入压力。当以Mpa为单位时，指的是弹簧真空表的表压，例：。那么绝压应为。抽气量：单位时间通过泵入口处气体的质量流量，常以当量不凝气和当量可凝气标称，单位为kg/hr。当量不凝气，对非20°C空气或其它不凝性气体，按其分子量和温度折算成20°C的空气质量流量，单位为kg/hr。当量可凝性流量：对非20C的水蒸汽或其它可凝性气体，按其分子量和温度折算成20C的水蒸汽质量流量，单位为kg/hr。工作蒸汽耗量：在额定工况下，单位时间内通过拉瓦尔喷嘴的工作蒸汽的质量流量，多级喷射泵则指通过全部拉瓦尔喷嘴的总质量流量，单位为kg/hr。冷却水循环量：在额定工况下，单位时间冷却水的体积流量，多只冷凝器则指总体积流量，单位为M3/hr。冷却水耗量:在额定工况下,循环冷却水在冷却塔中降温时在单位时间内蒸发和损失的水量（估计值）。单位为kg/hr。二、 真空度的测量测量真空度一般有五种方法：与外界大气压力相比较。在图一中，装有水银的U形管两端开口。一端直通大气，另一端与真空系统连接（设压力为PA），两端的水银柱的差为^h，若设大气压为P大，有P大一Pj^h则PA=P大-AhmmHg但是，我们必须注意，大气压并非为760mmHg，气压计只有在海拔高度为零时，其读数才代表当地当时的大气压。设若在某地区某一时，大气压计读数为Pb，而海拔高度为H，则该地区实际大气压为：P大=Pb-H/10mmHg（图一）用U型水粮管浏虽度空J®因此，真空系统的压力为：PA=P大一Ah=Pb—H/10—AhmmHg这一例子的实用形式即为了弹簧真空表。弹簧真空表是按这一压力作为基准而设计，制造的，因此，在实际使用中应根据本地区的实际气压情况进行修正。与绝对真空相比较在图二中，使用的U型管一端封闭且充满水银（注意：不能有气泡夹在里面），另一端开口并与真空系统（设若压力为Pa）连接，U型管的两端水银柱高度为Ah,则真空系统内压力：P二AhA这一方法，在实际生产中直接应用时称微型U型计或残压计。当PA<2mmHg时，为避免水银的毛细作用和观察者视差，可将微型U型计内的汞换成粘度较低的油（挥发率较低的植物色拉油也可），若油的比重为r,则：Pa-凸h乂 臼JuiHg注意：封闭端必须充满油，决不能以夹带任何气泡（图二）用微型U型计测质真空度利用气体的波义耳定律进行测定：在图三中，所示的转动式真空计，VI为水银储存器（平时水平放置，储有水银），使用时，将VI置于高处，使VI内的水银注入V2和d管内，设M-M捯陨喜课坏月帝2和d管的体积为V,则：

T":XhXh!T":XhXh!设；K=则：P=KXhXh' （1）若在结构设计和水银灌装中使水银能达00’平面，则U：P=KXh2 （2）这就是在实际生产中使用的转动式麦氏真空计的测量原理，因此，一旦水银不能达到00'平面，就必须对测量结果按（1）式进行换算。由上我们可以知道，麦氏真空计只能用于测量不凝性气体分压。当水蒸汽喷射真空泵处于极限工作状态时，由于抽吸和返流相平衡，这时系统内的气体由不凝气与可凝汽两部分组成，所以利用麦氏计测出的数据并不代表真实的压力，只能用作参考值。接真空系统（图三）用转动麦氐计测重真空度（图三）用转动麦氐计测重真空度当水蒸汽喷射真空泵处于抽除不凝性气体的工作状态时，工作蒸汽的返流可忽略不计，这时麦氏计测得的数据可以视为系统的实际压力。利用泵或系统内的温度来计量真空度：水的物理特性表明，在不同温度下，水的饱和蒸汽压是不同的，两者有着对应的关系。在日常生活中，当我们在一定压力（P）下加热水时，如果温度达到t=ts（压力P所对应水的饱和温度）时，水成为饱和水，再转化为湿蒸汽、干饱和整汽、直到过热蒸汽。压力P变化ts也随之变化。在P为1atm（1个标准大气压）时，ts=100°C;当P为2atm（2个标准大气压）时顼120.51。在P二时，ts=85C，这就是西藏地区水在80C左右就开（沸腾）的原因。因此，在真空制冷中，系统内压力下降时，上将不断变小，只要系统内水温t>ts那么水将沸腾'汽化并被真空泵抽走。假如系统有外加热源，那么系统内的水将全部蒸发光，真空度的上升取决于抽速和汽化的速度差。假如系统无外加热源，那么汽化带走热量将使剩余水的温度不断下降，直到t=ts。这时系统内残压即为水的饱和蒸汽压。我们可以通过测量剩余水的温度或存水处容器的温度tA来预知饱和蒸汽压PA，如图四的A点。当t<0°C时，那么空气中的水汽将在系统的外表面凝结，甚至结冰。如果系统内无明显的存水点，我们可从扩压管与喷嘴喷出蒸汽的交界面上来测温度tB,从而预知饱和蒸汽压PB,如图四的B点。由于大气和蒸汽管道传热的影响，由A点和B点测得的tA、tB将比tH大，可以肯定系统内真空度（残压）PH小于PA和PB。这就是温压转换器的基本工作原理。以下为水的饱和蒸汽压与温度的对应关系表:水敲-40-36-29-25-17-10.5-5-10S1118饱和蒸汽压（托）0.10.150.270.471.03234.24.6S9.815.5其它真空仪表在水蒸汽喷射真空泵的工作真空度范围，我们还可以选用薄膜式真空计，振膜式真空计，电阻式真空计等真空测量仪表。但薄膜式真空计适用于无极性分子的抽气场合，因此，测量口应离开喷射泵抽气口相当远的距离以避免水蒸汽分子的影响，且价格较贵。电阻式真空计价格适中，其测量电路有定压式、定流式、定温式三种，常用为定温式电阻真空计，但对噪声、振动比较敏感，零位漂移比较大。有条件的单位，以选用振膜式真空计为佳。在进口设备中较常见。三、抽气能力的测定流量喷嘴按图五制定各种直径的流量喷嘴符合以下关系：

空气临界流重：q=.旋*R枷当R为]个大气压时：q=0.66dz水蒸汽临界流重=『•龄危JF而=4.2?,^[R单位为Mpa]图六所示为空气临界流量测试罩。图七所示为水蒸汽临界流量测试罩。水蕊耳F）卜混度表压力衰（图七）4.图八为空气临界流量和水蒸汽临界流量相结合的测试罩。布压空汽测试罩图六所示为空气临界流量测试罩。图七所示为水蒸汽临界流量测试罩。水蕊耳F）卜混度表压力衰（图七）4.图八为空气临界流量和水蒸汽临界流量相结合的测试罩。布压空汽捶污及疏水口（图八15.测定方法选择测试罩。选择合适直径的空气和蒸汽流量喷嘴。启动蒸汽喷射真空泵，根据额定的蒸汽压力、温度及冷却水压、水温使泵处于正常工作状态，并记录蒸汽耗量，冷却水循环量等参数。在测试罩上选择不同直径的空气流量喷嘴，放入不同量的空气，在喷射泵的泵头上读出实际工作真空度，并记录之，即可取得该泵抽空气量的实际工作性能曲线。在测试罩上装配一定直径的蒸汽流量喷嘴，调整测试蒸汽压力，给喷射泵放入不等量的水蒸汽