真空泵选型时常用的相关计算公式

1、玻义尔定律

　　体积V，压强P，P·V=常数

　　一定质量的气体，当温度不变时，气体的压强与气体的体积成反比。

　　即P1/P2=V2/V1

2、盖·吕萨克定律

　　当压强P不变时，一定质量的气体，其体积V与绝对温度T成正比：

　　V1/V2=T1/T2=常数

　　当压强不变时，一定质量的气体，温度每升高(或P降低)1℃，则它的体积比原来增加(或缩小)1/273。

3、查理定律

　　当气体的体积V保持不变，一定质量的气体，压强P与其绝对温度T成正比，即：

　　P1/P2=T1/T2

　　在一定的体积下，一定质量的气体，温度每升高(或降低)1℃，它的压强比原来增加(或减少)1/273。

4、平均自由程

　　λ=(5×10-3)/P (cm)

5、抽速

　　S=dv/dt (升/秒)或 S=Q/P

　　Q=流量(托·升/秒) P=压强(托)　　V=体积(升) t=时间(秒)

6、通导： C=Q/(P2-P1) (升/秒)

7、真空抽气时间

　　对于从大气压到1托抽气时间计算式：

　　t=8V/S (经验公式)

　　V为体积，S为抽气速率，通常t在5~10分钟内选择。

8、维持泵选择

　　S维=S前/10

9、扩散泵抽速估算

　　S=3D2 (D=直径cm)

10、罗茨泵的前级抽速

　　S=(0.1~0.2)S罗 (l/s)

11、漏率

　　Q漏=V(P2-P1)/(t2-t1)

　　Q漏-系统漏率(mmHg·l/s)

　　V-系统容积(l)

　　P1-真空泵停止时系统中压强(mmHg)

　　P2-真空室经过时间t后达到的压强(mmHg)

　　t-压强从P1升到P2经过的时间(s)

12、粗抽泵的抽速选择

　　S=Q1/P预 (l/s)

　　S=2.3V·lg(Pa/P预)/t

　　S-机械泵有效抽速

　　Q1-真空系统漏气率(托·升/秒)

　　P预-需要达到的预真空度(托)

　　V-真空系统容积(升)

　　t-达到P预时所需要的时间

　　Pa-大气压值(托)

13、前级泵抽速选择

　　排气口压力低于一个大气压的传输泵如扩散泵、油增压泵、罗茨泵、涡轮分子泵等，它们工作时需要前级泵来维持其前级压力低于临界值，选用的前级泵必须能将主泵的最大气体量排走，根据管路中，各截面流量恒等的原则有：

　　PnSg≥PgS 或

　　Sg≥Pgs/Pn

　　Sg-前级泵的有效抽速(l/s)

　　Pn-主泵临界前级压强(最大排气压强)(l/s)

　　Pg-真空室最高工作压强(托)

　　S-主泵工作时在Pg时的有效抽速。(l/s)

14、扩散泵抽速计算公式

　　S=Q/P=(K·n)/(P·t)(升/秒)

　　式中：S-被试泵的抽气速率(l/s)

　　n-滴管内油柱上升格数(格)

　　t-油柱上升n格所需要的时间(秒)

　　P-在泵口附近测得的压强(托)

　　K-滴管系数(托·升/秒)

　　K=V0·(L/n)·(Υ0/Υm)+Pa△Vt

　　其中V0-滴管和真空胶管的原始容积(升)

　　L-滴管刻度部分的长度(mm)

　　n-滴管刻度部分的格数(格)

　　Υ0-油的比重(克/厘米3)

　　Υm-汞的比重(克/厘米3)

　　Pa-当地大气压强(托)

　　△Vt-滴管的刻度上的一格的对应的容积(升/格)

15、旋片真空泵的几何抽速计算公式

　　S=πZnLKv(D2-d2)/(24×104) (l/s)

　　式中：Z为旋片数，n为转速(转/分)，L为泵腔长度，D为泵腔直径，d为转子直径(cm)，Kv为容积利用系数(一般取95%)。

16、O型橡胶槽深B=0.7D

　　D为橡胶直径，槽宽C=1.6B

17、方形橡胶槽深B=0.8A

　　A为方形橡胶边长，槽宽C=1.67B

　　其它几个公式：

18、真空容器的排气时间

　　对于低真空和中真空的排气时间，当泄漏量较小时，真空设备从压强P1降低到P2所需的排气时间为：

　　t=2.3(V/S)lg(P1/P2)

　　式中 t： 排气时间，s

　　V: 真空设备容积，L

　　S: 泵的有效抽气速率，L/S

　　P1, P2: 开始时容器的压强和抽至所需的压强，mmHg。

19、真空系统抽气速率Se的计算方法

　　◆ 连续操作系统

　　1、 计算真空系统的总泄漏量Qs。

　　根据真空系统的容积进行的泄漏量估算：

　　根据接头密封长度进行的泄漏量估算：

　　2、 计算总抽气量Q

　　Q=Q1+Q2+Q3

　　Q: 总抽气量，kg/h

　　Q1: 真空系统工作过程中产生的气体量，kg/h

　　Q2: 真空系统的放气量，kg/h

　　Q3: 真空系统总泄漏量，kg/h

　　3、计算Se：

　　Se=QR(273+Ts)/PsM

　　R: 通用气体常数 R=8.31kJ /(kmol*K)

　　Ts：抽出气体的温度，ºC

　　Ps：真空系统的工作压力，kPa，G

　　M：抽出气体的平均分子量

　　Se：真空系统的抽气速率，m3 / h

　　◆ 间歇操作系统

　　Se=138V/t *lg(P1/P2) m3 / h

20、真空泵的选用

　　1 根据真空系统的真空度和泵进口管道的压力降，确定泵吸入口处的真空度(绝压)

　　2 确定真空系统的抽气速率Se

　　3 将Se换算成泵厂规定条件下的抽气速率Se’

　　一般可按照下式计算：

　　Se’= Se(273+[Ts])/(273+Ts)

　　[Ts]：泵标准进气温度

　　4 根据抽气速率和真空度要求，按照下式选择确定真空泵的类型

　　要求真空泵的抽气速率S满足：

　　S >(20%-30%)Se’