熱傳導(dǎo)真空計(jì)的工作原理圖

2020-05-06 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

  熱傳導(dǎo)真空計(jì)是根據(jù)在低壓力下(λ>>d),氣體分子熱傳導(dǎo)與壓力有關(guān)的原理制成的。其原理圖如圖6所示。它是在一玻璃管殼中由邊桿支撐一根熱絲,熱絲通以電流加熱,使其溫度高于周圍氣體和管殼的溫度,于是在熱絲和管殼之間產(chǎn)生熱傳導(dǎo)。當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí),熱絲的溫度決定于氣體熱傳導(dǎo),因而也就決定于氣體壓力。如果預(yù)先進(jìn)行了校準(zhǔn)則可用熱絲的溫度或其相關(guān)量來指示氣體的壓力。

熱傳導(dǎo)真空計(jì)原理圖

圖6:熱傳導(dǎo)真空計(jì)原理圖

  圖6所示規(guī)管中熱絲熱量散失,只有Qg在低壓力與壓力有關(guān),而QL和Qr均與壓力無關(guān),可簡(jiǎn)寫成

Q = K1 + K2p (7)

  熱傳導(dǎo)量Q與壓力p的關(guān)系如圖7所示。

熱傳導(dǎo)量Q與壓力P的關(guān)系

圖7:熱傳導(dǎo)量Q與壓力P的關(guān)系

  由上式表明,當(dāng)K1<2p時(shí),即QL + Qr<g時(shí),總的熱量散失Q只與壓力p有關(guān),也即Q與Qg有關(guān)。它表明,在一定的加熱條件下,可根據(jù)低壓力下氣體分子熱傳導(dǎo),即氣體分子對(duì)熱絲的冷卻能力作為壓力的指示。這就是熱傳導(dǎo)真空計(jì)的基本工作原理。

  熱傳導(dǎo)真空計(jì)規(guī)管熱絲的溫度T1是壓力p的函數(shù)(見圖7),即T1 = f(p)。如果預(yù)先測(cè)出這個(gè)函數(shù)關(guān)系,便可根據(jù)熱絲的溫度T1來確定壓力p。熱絲溫度的測(cè)量方法,有以下三種;

  1、利用熱絲隨溫度變化的線膨脹性質(zhì);

  2、利用熱電偶直接測(cè)量熱絲的溫度變化;

  3、利用熱絲電阻隨溫度變化的性質(zhì)。

  根據(jù)第一種測(cè)溫方法制成的真空計(jì)稱膨脹式真空計(jì)。根據(jù)第二種測(cè)溫方法制成的真空計(jì)稱熱偶真空計(jì)。根據(jù)第三種測(cè)溫方法制成的真空計(jì)稱電阻真空計(jì),在電阻真空計(jì)中也有用熱敏電阻代替金屬熱絲的,此種真空計(jì)稱熱敏電阻真空計(jì)。其靈敏度較高,但穩(wěn)定性較差。

  熱偶真空計(jì)和電阻真空計(jì)是目前粗真空和低真空測(cè)量中用得最多的兩種真空計(jì)。

  熱傳導(dǎo)真空計(jì)是相對(duì)真空計(jì),常常在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下,用絕對(duì)真空計(jì)或用校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

  氣體種類的影響:熱傳導(dǎo)真空計(jì)對(duì)不同氣體的測(cè)量結(jié)果是不同的,這是由于不同氣體分子的導(dǎo)熱系數(shù)不同引起的。因此,在測(cè)量不同氣體的壓力時(shí),可根據(jù)干燥空氣(或氮?dú)?刻度的壓力讀數(shù),再乘以相應(yīng)的被測(cè)氣體相對(duì)靈敏度,就可得到該氣體的實(shí)際壓力,即

preal = Srpread

  式中

  pread——以干燥空氣(或氮?dú)?刻度的壓力計(jì)讀數(shù),Pa

  preal——被測(cè)氣體的實(shí)際壓力,Pa

  Sr——被測(cè)氣體對(duì)空氣的相對(duì)靈敏度。

  通常以干燥空氣(或氮?dú)?的相對(duì)靈敏度為1,其它一些常用的氣體和蒸氣的相對(duì)靈敏度如表2所示。

表2 熱傳導(dǎo)規(guī)對(duì)一些氣體與蒸汽的相對(duì)靈敏度

氣體或蒸氣
S
氣體或蒸氣
S
空氣
1
一氧化碳
0.97
0.67
二氧化碳
0.94
1.12
二氧化硫
0.77
1.31
甲烷
0.61
1.56
乙烯
0.86
2.30
乙炔
0.60
與真空規(guī)管相關(guān)的文章: