油擴散泵抽空機組對氣體抽氣速率選擇性的分析

　　從20世紀(jì)我國研制出國內(nèi)第一臺油擴散泵開始, 經(jīng)過數(shù)代人的嘔心瀝血和長期探索研究發(fā)展,已達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)水平和一定的生產(chǎn)規(guī)模, 被廣泛應(yīng)用于機械、電子、冶金、核能、空間模擬等工業(yè)領(lǐng)域和科學(xué)技術(shù)研究中, 為我國的科技發(fā)展做出了顯著的貢獻。

　　油擴散泵抽氣原理是利用高速運動的油蒸氣流與被抽氣體混合進行能量交換而達(dá)到抽氣作用的。通常認(rèn)為油擴散泵具有“ 對各種氣體無選擇性的特點, 這種觀點使得大多數(shù)工程技術(shù)人員在設(shè)計真空抽氣機組時主要以油擴散泵對標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣或者氮氣的抽氣速率來確定。通常情況下這種計算假設(shè)是允許的, 能滿足設(shè)備的需要。但是對特殊氣體來說, 必須要計算或者測試油擴散泵對該氣體的抽氣速率, 否則可能產(chǎn)生抽氣機組不能滿足需要的情況。

　　國內(nèi)某研究所在進行氛離子火箭發(fā)動機點火試驗過程中, 發(fā)現(xiàn)在5.0E-3Pa壓力下對空氣具有2000l/s有效抽速(在該壓力點抽氣量為100Pa.L/s的2套K-800TD高真空油擴散泵三級抽空機組不能滿足抽除84Pa.L/s氙氣的要求, 排除測量誤差和機組前級泵的問題后, 經(jīng)過多次試驗, 結(jié)果一樣。這說明油擴散泵對氛氣的抽氣速率在同等條件下大大小于泵對空氣的抽氣速率, 因此有必要來分析油擴散泵抽空機組對不同氣體的有效抽氣速率的差異。

　　目前國際上還沒有一種關(guān)于油擴散泵的理論與實踐吻合得很好, 大家基本上參照亞開爾的二次近似計算的方法來研究油擴散泵的特性。本文亦以該理論來分析油擴散泵對不同氣體的抽氣速度。

　　為簡化過程, 直接給出抽氣速度公式, 如下所示：

　　限于篇幅，文章中間章節(jié)的部分內(nèi)容省略，詳細(xì)文章請郵件至作者索要。

　　從理論上和實踐中, 都能得出油擴散泵抽空機組對不同氣體的抽氣速率是不同的。至于真空設(shè)計手冊中所說的油擴散泵“ 對各種氣體無選擇性” ,可以理解為油擴散泵能夠抽除各種氣體, 但是抽氣速率是有差異的, 與被抽氣體的摩爾質(zhì)量有直接的關(guān)系。

　　以上觀點僅限于高真空壓力范圍。壓力大于1.0E-1Pa, 油擴散泵對氣體抽除作用中的裹挾作用增大, 分子熱運動的擴散作用已經(jīng)降低,是否滿足上述分析結(jié)果需要進一步研究。因此在設(shè)計油擴散泵抽空機組時, 必須了解被抽氣體的特性, 通過測試來確定泵對氣體的實際抽氣速率作為設(shè)計的基礎(chǔ)。

　　對油擴散泵制造企業(yè)來說, 要研究、側(cè)試油擴散泵對不同氣體的抽氣速率、極限壓力和臨界前級壓力等重要性能指標(biāo)。完善性能參數(shù), 為散泵的使用廠商提供更加全面的指導(dǎo)。