油扩散泵抽空机组对气体抽气速率选择性的分析

　　从20世纪我国研制出国内第一台油扩散泵开始, 经过数代人的呕心沥血和长期探索研究发展,已达到相当的技术水平和一定的生产规模, 被广泛应用于机械、电子、冶金、核能、空间模拟等工业领域和科学技术研究中, 为我国的科技发展做出了显著的贡献。

　　油扩散泵抽气原理是利用高速运动的油蒸气流与被抽气体混合进行能量交换而达到抽气作用的。通常认为油扩散泵具有“ 对各种气体无选择性的特点, 这种观点使得大多数工程技术人员在设计真空抽气机组时主要以油扩散泵对标准状态下的空气或者氮气的抽气速率来确定。通常情况下这种计算假设是允许的, 能满足设备的需要。但是对特殊气体来说, 必须要计算或者测试油扩散泵对该气体的抽气速率, 否则可能产生抽气机组不能满足需要的情况。

　　国内某研究所在进行氛离子火箭发动机点火试验过程中, 发现在5.0E-3Pa压力下对空气具有2000l/s有效抽速(在该压力点抽气量为100Pa.L/s的2套K-800TD高真空油扩散泵三级抽空机组不能满足抽除84Pa.L/s氙气的要求, 排除测量误差和机组前级泵的问题后, 经过多次试验, 结果一样。这说明油扩散泵对氛气的抽气速率在同等条件下大大小于泵对空气的抽气速率, 因此有必要来分析油扩散泵抽空机组对不同气体的有效抽气速率的差异。

　　目前国际上还没有一种关于油扩散泵的理论与实践吻合得很好, 大家基本上参照亚开尔的二次近似计算的方法来研究油扩散泵的特性。本文亦以该理论来分析油扩散泵对不同气体的抽气速度。

　　为简化过程, 直接给出抽气速度公式, 如下所示：

　　限于篇幅，文章中间章节的部分内容省略，详细文章请邮件至作者索要。

　　从理论上和实践中, 都能得出油扩散泵抽空机组对不同气体的抽气速率是不同的。至于真空设计手册中所说的油扩散泵“ 对各种气体无选择性” ,可以理解为油扩散泵能够抽除各种气体, 但是抽气速率是有差异的, 与被抽气体的摩尔质量有直接的关系。

　　以上观点仅限于高真空压力范围。压力大于1.0E-1Pa, 油扩散泵对气体抽除作用中的裹挟作用增大, 分子热运动的扩散作用已经降低,是否满足上述分析结果需要进一步研究。因此在设计油扩散泵抽空机组时, 必须了解被抽气体的特性, 通过测试来确定泵对气体的实际抽气速率作为设计的基础。

　　对油扩散泵制造企业来说, 要研究、侧试油扩散泵对不同气体的抽气速率、极限压力和临界前级压力等重要性能指标。完善性能参数, 为散泵的使用厂商提供更加全面的指导。