img
img
img
img
img
banner

学术天地

热点推荐

《上海真空》2020年第3期
《上海真空》2020年第3期
《上海真空》2020年第3期
2020-11-24
查看详情
关于开展第十七届中国青年女科学家奖和2020年度未来女科学家计划候选人提名工作的通知
关于开展第十七届中国青年女科学家奖和2020年度未来女科学家计划候选人提名工作的通知
关于开展第十七届中国青年女科学家奖和2020年度未来女科学家计划候选人提名工作的通知
2020-11-23
查看详情
上海市真空学会赴会员单位参观考察
上海市真空学会赴会员单位参观考察
上海市真空学会赴会员单位参观考察
2020-11-20
查看详情
>>
>>
> >
国内外扩散泵发展到什么水平了?

国内外扩散泵发展到什么水平了?

  • 分类:真空杂志
  • 作者:《真空》杂志
  • 来源: iVacuum真空聚焦
  • 发布时间:2020-05-20 15:08
  • 访问量:

【概要描述】

国内外扩散泵发展到什么水平了?

【概要描述】

  • 分类:真空杂志
  • 作者:《真空》杂志
  • 来源: iVacuum真空聚焦
  • 发布时间:2020-05-20 15:08
  • 访问量:
详情

        到目前为止,扩散泵在国内的发展水平,可以从以下几个方面描述。


扩散泵结构和工作液的现状
(1)从泵的结构材料看,主要有玻璃扩散泵和金属扩散泵。金属扩散泵的泵体多采用碳钢,泵芯采用铝。近些年,有些厂家的泵体和泵芯都采用放气量微小的不锈钢。

(2)泵体结构主要有直腔和凸腔两种。凸腔的油扩散泵,是在泵的进气口法兰不变和不过分增大泵的外形尺寸条件下,在法兰下部突出地扩大泵腔的断面,其抽气速率可增大20%~40%。

(3)泵芯结构根据喷嘴的级数,主要有三级、四级、五级。其中喷射级喷嘴有圆筒形、渐扩形、渐缩形或拉瓦尔形,根据设计者对扩散泵性能的要求选定。

(4)扩散泵的冷却方式可有水冷和风冷两类,水冷还有水冷套和水冷管两种。

(5)扩散泵的型号主要有:普通直腔扩散泵(K型)、凸腔扩散泵(KT型)、矮形扩散泵(KA型)、宽区域扩散泵(KC型)、低返油扩散泵(KD型)、凸腔低返油率扩散泵(KTD型)。低返油扩散泵采用一些降低返油率的结构或措施,如在第一级喷嘴上装挡油帽、在泵内壁上装挡油环、在泵口装设小型制冷剂冷却或液氮冷却的冷阱等等。装冷阱的扩散泵比较彻底地克服了泵的返油而获得低于10-8Pa的清洁超高真空。因此,油扩散泵在清洁超高真空的工业生产和科学试验中又取得重要的地位。

(6)扩散泵的加热器仍然以外加热为主。外加热器有普通电炉加热和加热管加热;受技术可靠性限制,内加热器没有发展起来。因此,扩散泵的节能问题没有解决。

(7)扩散泵的工作液主要有油和汞两类。目前几乎全部采用饱和蒸气压很低、热稳定性好的油作为扩散泵的工作液,国内主要采用KS-3号扩散泵油;为提高泵的极限真空度,部分产品采用硅油;聚苯醚也可以作为泵的工作液,但是因为有毒,已经被淘汰了。以汞作为工作液,在普通工业应用中已经极为少见,但对一些特殊场合仍有价值,例如在国际高热原子能反应堆(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor)的二期建设和核聚变发电厂(DEMO,demonstration power plant)的规划中,就在论证采用汞扩散泵抽除核聚变中的氚。

(8)扩散泵的自动控制水平还比较低。

扩散泵理论的发展现状
        扩散泵的早期抽气理论是亚开尔理论,此后没有明显突破。只是清晰地认识到:

(1)油扩散泵的最大理论抽气速率是入口处气自由子积入射率,即


式中:S—抽气速率(m3/s);R=8.314(J/(mol·K))—气体常数;T—气体温度(K);M—气体摩尔质量(kg/mol);A—抽气面积(m2)。对于20℃空气,上式可以简化为

S=11.6A(L/s)

(2)扩散泵抽气速率与被抽气体种类有关。一般情况对氢、氦等小分子气体抽速低,对氮气、氧气抽速较高。


(3)扩散泵的蒸汽射流是抽除气体的动力,蒸汽射流的结构形状和流动属性决定着泵的抽气能力。影响蒸汽射流属性的结构和工艺因素、描述蒸汽射流属性的方法和测试技术等,还在研究中。


扩散泵性能的发展现状
        极限压力6.7×10-5Pa;抽气范围6.7×10-5~1.3×10-1Pa;最大反压力54Pa;返油率为2.8×10-4mg/(cm2min);启动加热时间20min。


扩散泵设计理论的发展现状
        目前,扩散泵的设计计算很不成熟,还无法通过计算公式完成扩散泵的设计。只能通过扩散泵工质循环过程动力学分析、被抽气体传输及压缩过程的连续性分析,给出定性描述。用积累经验的办法设计扩散泵仍是主要的设计方法。公式计算方法,目前还只是参考。
 
本文发表于《真空》杂志2019年第5期
原文标题:扩散泵的现状及发展趋势
本文作者:张志军,张世伟,韩进,徐成海
作者单位:东北大学机械工程与自动化学院

扫二维码用手机看

相关下载

暂时没有内容信息显示
请先在网站后台添加数据记录。

中国真空网是中国科协所属的中国真空学会门户网站,提供真空泵、真空系统、真空测量、真空检漏、真空镀膜相关的学术研究报告、行业资讯、行业标准、工艺技术培训、厂家设备选型等真空行业前沿资讯。

地 址:上海市长宁区番禺路75弄1号 200052