ОрцВакуум систем ба эд ангиудын тухай мэдээлэл. Үнэмлэхүй даралт, хэмжигч даралт, вакуум
1.1 .Үндсэн нэр томъёо, тодорхойлолт
Вакуум гэдэг нь атмосферээс доогуур даралттай хий эсвэл уурын төлөв юм. Вакуумын тоон шинж чанар нь үнэмлэхүй даралт (агаар мандлын болон вакуум хоорондын ялгаа) юм. Вакуум технологи нь вакуумыг судлах, хадгалах асуудал, түүнчлэн вакуум систем, тэдгээрийн элементүүдийн дизайныг боловсруулах, ашиглах асуудлыг авч үздэг хэрэглээний шинжлэх ухаан юм.
Вакуум байж болно: бага; дундаж; өндөр; хэт өндөр.
Бага ба дунд вакуумыг гэрэлтүүлгийн хэрэглээнд ашигладаг. Өндөр - генераторын хоолойг хүлээн авах, өсгөхөд ашигладаг.
Хэт өндөр вакуумыг металлургийн салбарт (вакуумд хайлуулах, дахин хайлуулах) янз бүрийн хайлш үйлдвэрлэх, хэт цэвэр бодис, хагас дамжуулагч, диэлектрик гэх мэтийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг; талстжилт (хиймэл индранил); диффузын гагнуур (маш өөр хайлах температуртай металлаар хийсэн эд ангиудыг холбоход зориулагдсан).
Химийн үйлдвэр - вакуум хатаах төхөөрөмж, вакуум шүүлтүүр, талстжуулах вакуум төхөөрөмж.
Вакуум нэвчилт ашиглан кабель, цахилгаан мотор үйлдвэрлэх цахилгаан үйлдвэрлэлийн .
Оптикийн үйлдвэрлэл - толь үйлдвэрлэх (вакуум хөнгөн цагааны), бүрсэн оптик, дуран, нүдний шил гэх мэт.
Хүнсний үйлдвэр - тоос сорогч савлагаа, саах машин, тоос сорогч.
Тээвэрлэлт - вакуум тоормосны өдөөгч.
Эм - эм үйлдвэрлэх, хадгалах.
Вакуум дахь физик, химийн процессын эрч хүч нь хязгаарлах савны ханатай хийн молекулуудын мөргөлдөөний тоо ба молекулуудын харилцан мөргөлдөөний тооноос хамаардаг бөгөөд чөлөөт замын дундаж уртын харьцаагаар тодорхойлогддог. молекулуудын хэмжээ нь савны онцлогт . Энэ тоог Кнудсений тоо гэж нэрлэдэг.
Үүнд: молекулын дундаж чөлөөт замын урт; l нь савны онцлог шинж чанар юм.
Кнудсений тоон дээр үндэслэн вакуум зэрэглэлийн дагуу хуваах болно. Вакуумын зэрэг нь эсрэг үйл явцын нөлөөн дор шахагдаж буй эзэлхүүн дэх тэнцвэрт даралтаар тодорхойлогддог, шахуургаар хий шахаж, тархалт, технологийн хийн ялгаралтаас болж эзэлхүүн рүү орж буй хий. савны ханаар дамжин хий нэвчих чадвар.
Бага вакуум
Энэ нь молекулуудын дундаж замын урт нь савны шугаман хэмжээнээс хамаагүй бага байх хийн даралтаар тодорхойлогддог. Энэ даралтын хүрээ нь 10-100 МПа байна.
Дунд зэргийн вакуум
Энэ нь молекулуудын дундаж замын урт нь савны шугаман хэмжээтэй тэнцүү байх хийн даралтаар тодорхойлогддог. Энэ даралтын хүрээ нь 100-аас 0.1 МПа хооронд байна.
Өндөр вакуум
Молекулуудын дундаж замын урт нь савны шугаман хэмжээнээс хамаагүй их байх хийн даралтаар тодорхойлогддог. Энэ даралтын хүрээ нь 0.1-10 МПа байна.
Хэт өндөр вакуум
Энэ нь хийн даралтаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь ажлын явцад үүссэн хугацаанд хий шингээдэггүй гадаргуугийн шинж чанарт мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахгүй.
Хий- молекулуудын хөдөлгөөн нь молекул хоорондын хүчээр бараг хязгаарлагдахгүй бөгөөд бүх эзлэхүүнийг эзэлдэг материйн төлөв байдал.
Хийн орон зайн цэг дэх даралт- импульсийн хэвийн бүрэлдэхүүн хэсгийн дамжуулах хурдын харьцаа. Шахах гэдэг нь хий шингээх төхөөрөмжийг ашиглан хийн молекулын концентрацийг бууруулах явдал юм.
Ус шахах хугацаа- тодорхой төрлийн насосоор шахах систем дэх даралтыг бууруулахад шаардагдах хугацаа.
Үлдэгдэл хий- вакуум системд шахсны дараа үлдсэн хий.
Эцсийн үлдэгдэл даралт- тусгай шахуургын төхөөрөмжөөр хүрч болох хамгийн бага даралт.
Forvacuum- хэд хэдэн насос цуваа ажиллаж байх үед доод вакуум насосоор үүссэн вакуум.
Молекулын концентраци- нэгж эзэлхүүн дэх хийн молекулын тоо.
Молекулын чөлөөт замын урт- бусад молекулуудтай дараалсан хоёр мөргөлдөөний хоорондох молекулын замын урт.
Молекулын чөлөөт замын дундаж уртнь молекулын сүүлийн хоёр мөргөлдөөний хооронд туулах арифметик дундаж зай юм.
Хийн тархалт- концентрацийн градиентийн нөлөөн дор өөр орчинд хийн хөдөлгөөн.
Тархалтын коэффициент- нэгж гадаргуугийн талбайн молекулуудын үнэмлэхүй урсгалын концентрацийн градиент хүртэлх харьцаа.
Наалдамхай урсгал- молекулын чөлөөт замын урт нь сувгийн хамгийн жижиг хөндлөн огтлолтой харьцуулахад маш бага байх нөхцөлд суваг дахь хийн урсгал.
Температурын дамжуулалт- холбогдсон хөлөг онгоцны хоорондох хийн урсгал.
Молекулуудын урсгал- нэгж хугацаанд тодорхой хөндлөн огтлолоор дамжин өнгөрөх молекулуудын тоо. Молекулын урсгалын нягт нь үүссэн молекулын урсгалыг огтлолцсон гадаргуутай харьцуулсан харьцаа юм.
Үүний үр дүнд молекулуудын урсгал- өгөгдсөн чиглэлд өгөгдсөн температурын интервалын үед гадаргууг огтолж буй молекулуудын тоо ба энэ хугацаанд эсрэг чиглэлд энэ гадаргуугаар дамжин өнгөрөх молекулуудын тоо хоорондын зөрүүгээр тодорхойлогддог молекулуудын урсгалын харьцаа.
Хийн массын урсгал- нэгж хугацаанд тодорхой гадаргууг гатлах хийн масс.
Дамжуулах чадвар- изотермийн тэнцвэрт байдал дахь урсгалын хоёр хэсгийн дундаж даралтын зөрүүтэй урсгалын харьцаа. Эсэргүүцэл нь дамжуулах чадварын эсрэг юм.
Сорбци- хий эсвэл уурыг хатуу эсвэл шингэнээр шингээх. Десорбци нь урвуу үйл явц юм.
Орон сууцны коэффициент- дулааны бүрэн тэнцвэрт байдалд хүрсэн тохиолдолд шилжүүлж болох дундаж энергийн ослын хэсгүүдийн гадаргуу дээр бодитоор шилжүүлсэн дундаж энергийн харьцаа.
Мөргөлдөөний хурд- өгөгдсөн хугацааны интервалд гадаргуутай мөргөлдөх молекулуудын тоог энэ интервал ба гадаргуугийн талбайд харьцуулсан харьцаа.
Наалдах хурд- нэгж хугацаанд нэгж гадаргууд шингэсэн молекулуудын тоо.
Хадгалах хугацаа- сорбцын төлөвт молекулууд гадаргуу дээр үлдэх дундаж хугацаа.
Шилжилт хөдөлгөөн- гадаргуу дээрх молекулын хөдөлгөөн.
Хийн ялгаралт- материалаас хийг вакуум руу аяндаа гаргах.
Хийг арилгах- материалаас хийг албадан зайлуулах.
Хатуу таславчийн нэвчилт- хуваалт байхгүй үед ижил урсгалаар дамжин өнгөрөх хийн урсгалын харьцаа нь хуваалтын хоёр талын даралт ба түүний бүтцээс хамаарна.
Нэвчилтийн коэффициент- ус нэвтрүүлэх чадварын бүтээгдэхүүн ба хуваалтын зузааныг түүний талбайд харьцуулсан харьцаа.
Нэвчилт- шахуургатай саванд хүрээлэн буй орчноос хий нэвтрэн орох.
1.2. Вакуум даралт
Вакуум физикийн үндэс нь дараах постулатууд юм.
1. Хий нь бие даасан хөдөлгөөнт молекулуудаас тогтдог.
2. Хийн молекулуудын хурдаар тогтмол тархалт байдаг, өөрөөр хэлбэл ижил тооны молекулууд үргэлж ижил хурдтай байдаг.
3. Хийн молекулууд хөдөлж байх үед давуу чиглэл байхгүй, хийн молекулуудын орон зай нь изотроп юм.
4. Хийн температур нь түүний молекулуудын дундаж кинетик энергитэй пропорциональ утга юм.
5. Хатуу биетийн гадаргуутай харилцан үйлчлэхэд хийн молекул шингэдэг.
Хий нь хатуу биетийн гадаргуутай харилцан үйлчлэх үед молекулын импульсийн өөрчлөлтийн хэвийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь дараах байдалтай тэнцүү байна.
Энд θ нь гадаргуугийн хэвийн ба хурдны вектор хоорондын өнцөг; v - молекулын хурд; m нь молекулын масс юм.
Гадаргуу ба хийн орчны хооронд энергийн тэнцвэрт байдал үүссэн тохиолдлыг авч үзье; энэ тохиолдолд шингээгдсэн болон шингээгдсэн молекулуудын импульсийн нийт өөрчлөлт нь -тэй тэнцүү байх болно.
Ньютоны хоёр дахь хуулийн дагуу гадаргуу дээрх молекулын даралт нь:
, (1.1)
Үүнд: Δt - молекулын гадаргуутай харилцан үйлчлэх хугацаа; ΔF - гадаргуугийн талбай.
ΔF талбайн чиглэлд хөдөлж буй dV элементийн эзэлхүүн дэх молекулуудын тоо нь ΔF талбайн dV төвөөс харагдах dW хатуу өнцөгтэй пропорциональ байна.
. (1.2)
Хатуу өнцөг 
, (1.3)
Энд r нь сонгосон объект ба гадаргуугийн хоорондох зай юм.
Туйлын координатын систем дэх эзлэхүүн:
Бид радиустай Δt хугацаанд молекулууд гадаргуу дээр хүрч ирдэг хагас бөмбөрцгийн эзэлхүүнийг нэгтгэн гадаргуу дээрх хийн даралтыг олдог.
(1.1)-ийг харгалзан бид дараахь зүйлийг олж авна.
(1.5)
(1.2), (1.3), (1.4)-ийг (1.5) орлуулснаар бид дараахийг олж авна.
Энд n нь молекулын концентраци юм.
2-р постулатын дагуу бид тогтмолын оронд молекулын язгуур дундаж квадрат хурдыг оруулав.
,
Дараа нь
(1.7).
Хийн нягтыг ρ=nm гэж үзвэл бид .
(1.7) тэгшитгэлийг гаргахад ашигласан тэнцвэрийн нөхцөл хангагдахгүй байж болно, жишээлбэл, конденсацийн гадаргуугийн хувьд, шингээх хугацаа нь маш урт тул хийн молекулуудын десорбци үүсдэггүй, эсрэгээр нь сансар огторгуй дахь бие нь гадаргуугаас молекулуудыг шингээж авдаг бөгөөд энэ биед хүрэх молекулуудын тоог үл тоомсорлож болно. Эдгээр тохиолдолд хийн молекулуудын унасан болон зугтах урсгалын харьцааг яг таг мэдэх шаардлагатай.
1.3. Хийн тухай хууль
Хэрэв эзэлхүүн нь K хийн хольцыг агуулж байвал хольцын даралт:
(1.8)
эсвэл 
(1.9) - Далтоны хууль.
4-р постулатын дагуу температур нь молекулын кинетик энергитэй пропорциональ байдаг тул бид бичиж болно. 
,
Энд c нь тогтмол байна.
Дараа нь (1.7) дараах байдлаар бичиж болно.
.
Дараа нь (1.10) гэж тэмдэглэе.
ба молекулын дундаж кинетик энерги:
(1.11)
(1.10) тэгшитгэлийг хийн төлөвийн тэгшитгэл гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь даралт, молекулын концентрац, температур гэсэн гурван үндсэн параметртэй холбоотой. Тогтмол k=1.38∙10-23J/k нь Больцманы тогтмол юм.
(1.10) тэгшитгэлийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.
, (1.12),
энд M нь хийн молекулын масс; V - хийн хэмжээ; NA=M/m=6.02∙1028 к моль-1 - Авагадрогийн тоо; R=kNA=8.31∙103, Ж/Кмол - бүх нийтийн хийн тогтмол.
1.4. Молекулуудын гадаргуутай мөргөлдөх давтамж
Нэгж хугацаанд нэгж гадаргуутай мөргөлдөх молекулуудын тоо:
(1.13)
Молекулын хурдны тархалтын функцийг харгалзан бид олж авна
, (1.14)
Энд Var бол арифметик дундаж хурд юм.
Нэгж хугацаанд нэгж гадаргууд нөлөөлөх хийн хэмжээг мөргөлдөөний давтамж ба молекулын концентрациар илэрхийлж болно.
(1.15)
Энэ илэрхийлэл нь даралтаас хамаардаггүй бөгөөд оролтоор орж буй бүх хийн молекулуудыг шахдаг хамгийн тохиромжтой вакуум насосны үйл ажиллагааны хамгийн дээд хурдыг тодорхойлдог.
1.5. Хийн молекулын хурдны тархалт
Тэд бие биетэйгээ эсвэл вакуум камерын ханатай мөргөлдөх үед молекулууд хурдаа хэмжээ болон чиглэлийн аль алинаар нь өөрчилдөг. Хөдөлгөөнгүй хурдны тархалт ба орон зайн изотропийн талаарх таамаглалыг ашиглан Максвелл молекулуудын хурдны хуваарилалтын функцийг олж авсан.
, (1.16)
Энд dnV нь V-ээс 0 хүртэлх хурдны молекулуудын тоо юм.
Хамгийн их тархалтын функцууд ажиглагдах хурдыг хамгийн их магадлалтай хурд гэж нэрлэдэг
. (1.17)
Хэрэв бид тэмдэглэгээг оруулбал бид авна 
.
Хэмжээгүй дифференциал - f(c)=dnV/(ndc) b ба интеграл - F(c)= молекулын хурдны тархалтын функцуудыг ашиглана.
Тооцоололд мөн арифметик дундаж хурдыг ашигладаг
(1.18)
ба язгуур дундаж квадрат 
(1.19).
Vver, Var, Vkv хурдны хоорондох харьцаа 1: 1.128: 1.225 байна.
Хүснэгт 1.1.
Янз бүрийн температурт хийн дундаж арифметик хурд
|
Хий |
||||
|
Хүчилтөрөгч |
||||
Молекулын хурдны хуваарилалтаас гадна энерги хуваарилах функцүүд байдаг 
;
; (1.20)
, (1.21),
Энд.
Хамгийн их магадлалтай энерги байдаг 
болон арифметик дундаж 
.
1.6. Чөлөөт замын дундаж урт
dt хугацааны туршид K давтамжтай эмх замбараагүй хөдөлж буй молекулууд бүхий N0 хийн молекулуудыг эхний мөчид агуулсан чиглэсэн молекулын урсгал дараах хэмжээгээр буурдаг. 
, нэгтгэснээр бид олж авдаг 
.
Хийн молекулуудын чөлөөт замын дундаж урт нь молекулуудын хурдыг нэгж хугацаанд мөргөлдөх тоонд харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог. - t хугацааны молекулын замын урт, молекулын төвүүдийн хоорондох зай нь молекулын диаметрээс ихгүй байвал мөргөлдөөн үүснэ. Нэг молекул радиустай, бусад бүх математикийн цэгүүд тэг радиустай гэж бид таамаглах болно. Молекулын концентраци n хурдтай хөдөлж байх үед нэг секундэд ийм төсөөллийн молекул эзлэхүүнийг дүрслэх болно. 
, мөн мэдрэх болно 
мөргөлдөөн. Энэ тохиолдолд чөлөөт замын дундаж урт нь тэнцүү байх болно 
. (1.23)
(1.23) тэгшитгэлийг гаргахдаа тооцоогүй хийн молекулын харьцангуй хурдыг харгалзан чөлөөт замын уртыг илүү нарийвчлалтай илэрхийлэх боломжтой. 
. (1.24)
(1.24)-ээс харахад молекулын тогтмол концентрацитай үед чөлөөт замын урт нь температураас хамаарахгүй байх ёстой.
Гэсэн хэдий ч туршилтын өгөгдлөөс харахад n = const үед чөлөөт замын дундаж урт нэмэгдэхэд нэмэлт модулийг нэвтрүүлэх замаар энэ хүчин зүйлийг харгалзан үзнэ. 
, (1.25)
Энд C нь Сазерландын тогтмол бөгөөд молекулын хийн тогтмол концентрацитай үед молекулуудын чөлөөт замын дундаж урт нь хязгааргүй өндөр температурт [K] харгалзах утгатай харьцуулахад хоёр дахин багасдаг температуртай тэнцүү байна.
Молекулуудын харилцан үйлчлэлийг харгалзан үзэхийн тулд температур нэмэгдэх тусам буурдаг dT молекулын үр дүнтэй диаметрийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн.
Тэгийг жишиг цэг болгон ашигладаг масштабаар хэмжсэн даралтыг үнэмлэхүй даралт гэнэ. Дэлхийн гадаргуу дээрх атмосферийн даралт харилцан адилгүй боловч ойролцоогоор 10 5 Па (1000 мбар) байна. Энэ нь тэгээр илэрхийлэгддэг тул үнэмлэхүй даралт юм.
Агаар мандлын даралттай холбоотой даралтыг хэмжихэд зориулагдсан мэдрэгч бөгөөд хэмжих порт нь атмосферийн даралт дахь молекулуудыг агуулж байвал тэгийг заадаг. Ийм мэдрэгчийн авсан хэмжилтийг харьцангуй даралтын хэмжилт гэж нэрлэдэг. Тиймээс үнэмлэхүй даралтын утга ба илүүдэл даралтын утгын зөрүү нь хувьсах атмосферийн утга юм.
Үнэмлэхүй = илүүдэл + атмосфер.
Ноцтой алдаанаас зайлсхийхийн тулд вакуум хэмжилтийн аль горимыг ашиглахыг мэдэх нь чухал: үнэмлэхүй эсвэл харьцангуй. Тохируулгын горимын хэмжилтийн жишиг шугам нь атмосферийн даралтын хэлбэлзлийг харуулсан шулуун биш гэдгийг анхаарна уу.
Вакуум ба даралтын нэгж
Түүхэн нэгжүүд
Харамсалтай нь вакуум болон даралтыг хэмжих олон төрлийн нэгжүүд байдаг бөгөөд энэ нь эхлэгч болон туршлагатай техникчдэд ихээхэн бэрхшээл учруулдаг. Аз болоход, хуучирсан, муу тодорхойлогдсон нэгжүүд SI хэмжүүрийн нэгжийн талд алга болж, амьдрал илүү хялбар болж байна.
Олон хуучин нэгжүүд нь тодорхой практик болон түүхэн гарал үүсэлтэй; Жишээлбэл, дээд гадаргуу нь инчийн хуваарь дээр харагдаж байсан усны баганаар даралтыг хэмжихэд ашигладаг нэгжийг инч ус гэж нэрлэдэг. Эхэндээ, ийм системд шаардагдах вакуум хэмжилтийн нарийвчлал нь вакуумыг хэмжих нэлээд бүдүүлэг аргуудтай нийцэж байсан бөгөөд ус халуун эсвэл хүйтэн эсэхийг хэн ч тоодоггүй байв. Технологийн хэрэгцээ өсөхийн хэрээр илүү тогтвортой хэмжилт хийх хэрэгцээ гарч ирэв. Хэмжих хэрэгслийн математик загварууд ихээхэн сайжирсан. Жишээлбэл, мөнгөн усны барометрийн вакуумыг хэмжих нэг уламжлалт загварт багана дахь мөнгөн ус, баганыг хийсэн шил, масштабыг хийсэн гууль, ган савны хооронд ялгах задралыг баталсан. Гэсэн хэдий ч боловсронгуй тодорхойлолт, холбогдох математик байсан ч орчин үеийн технологид олон уламжлалт нэгжийг ашиглах боломжгүй юм.
SI нэгж
SI хэмжлийн нэгж нь Паскаль, товчилсон Па, нэг метр квадрат (Н/м2) тутамд нэг Ньютоны даралтыг илэрхийлдэг нэр юм. Нэг квадрат метрийг төсөөлөхөд хялбар байдаг бол нэг Ньютон нь илүү хэцүү байдаг ч энэ нь жижиг алим барих үед гарт үзүүлэх доош чиглэсэн хүчтэй ойролцоогоор тэнцүү байна (хэрэв эзэмшигч нь дэлхийн гадаргуу дээр зогсож байгаа бол!) Өдөр тутмын хувьд. Амьдралын хувьд нэг паскаль нь маш бага хэмжигдэхүүнийг илэрхийлдэг бол атмосферийн даралт нь ойролцоогоор 100,000 Па байна. Усаар дүүргэсэн савны ёроолд усны гүнээс үүсэх даралт нь усны гадаргуугаас ойролцоогоор 1000 Па-аар их байх болно. Тохиромжгүй тоо ашиглахаас зайлсхийхийн тулд 103 ба 0.001-ийн үржвэрт угтвар оноож, жишээлбэл, 100,000 Па (105 Па)-ыг 100 кПа эсвэл 0.1 МПа гэж бичиж болно.
Вакуум нэгж ба хувиргалт
Паскаль болон бусад хэд хэдэн нэгжийн хоорондын хамаарлыг хүснэгтэд үзүүлэв, гэхдээ бүгдийг нь яг нарийн илэрхийлэх боломжгүй гэдгийг анхаарна уу. Хүснэгт дэх дээд бичээстэй ром тоонууд нь түүний дараах тэмдэглэлд хамаарна.
Вакуум хэмжих арга
Ерөнхий заалтууд
Вакуум хэмжих хэрэгсэл нь өөр өөр зарчмуудыг ашигладаг. Тэдгээрийн зарим нь үндсэн шинж чанартай байдаг, жишээлбэл, мэдэгдэж буй нягттай шингэний баганын өндрийг хэмжих. Үүний нэг жишээ нь мөнгөн усны барометр бөгөөд атмосферийн даралтыг мөнгөн усны баганаар тэнцвэржүүлж болно. Өндөр даралтанд ашиглах энэхүү санааны өргөтгөл нь шингэнд жин биш харин хүч өгөхийн тулд мэдэгдэж буй газар нутагт үйлчилдэг металл жинг ашиглах явдал юм.
Вакуумыг ихэвчлэн мэдрэгч элементийн механик хэв гажилтыг хэмжих замаар тодорхойлж болох ба түүний гадаргуу дээрх даралтын зөрүү өөрчлөгдөхөд уян хатан деформацид ордог. Механик хазайлтыг хэд хэдэн аргаар ойлгож, ойлгож болно. Хөдөлгөөнт механик элементүүдийн хамгийн түгээмэл төрлүүдийн нэг бол уян харимхай диафрагм юм. Өөр нэг жишээ бол Бурдон хоолой бөгөөд дотоод даралт нь муруй хоолойг шулуун болгоход хүргэдэг.
Ийм механик хэв гажилтыг хэд хэдэн аргаар илрүүлж болно: хэв гажилтыг шууд харуулах хэд хэдэн механик гар, деформацид эсэргүүцлийг хэмжих, багтаамжийг хэмжих, сунгах эсвэл шахах үед резонансын элементийн давтамжийг өөрчлөх гэх мэт.
Вакуум гүн, тиймээс механик хазайлт нь вакуумыг хэмжихэд хэтэрхий бага байх үед молекулуудын нягтралаас хамаардаг дулаан дамжилтын чанар, иончлол эсвэл зуурамтгай чанар зэрэг физик шинж чанарыг хэмжих шууд бус хэрэгслийг ашигладаг.
Шингэний багана
Вакуумыг хэмжих хамгийн эртний аргуудын нэг бөгөөд өнөөдрийг хүртэл хамгийн үнэн зөв арга бол шингэний багана нь хоолойгоос шингэнийг шахаж гаргах чадвартай байдаг.
Зурагт үзүүлсэн даралт хэмжигч нь үндсэндээ шингэнээр дүүрсэн U-хоолой бөгөөд шингэний гадаргууг босоо байдлаар тусгаарласнаар даралтын зөрүүг хэмждэг. Тэг цэгийн түвшинд d; L даралтыг түүний дээрх шингэн, дээр нь хоолойн дээд хэсгийн p 2 даралтаар хангана. Тэнцвэрт багана нь нөгөө мөчөөс шингэнээр дамждаг p 1 дээш даралтаар хадгалагдана.
Шингэний доод гадаргуу дээрх p 1 даралтыг дараах байдлаар тодорхойлно.
Энд h нь тэг цэгийн түвшнээс дээш байгаа шингэний баганын босоо өндөр, P нь шингэний нягт, g нь таталцлын хурдатгалын орон нутгийн утга юм. Хэрэв дээд хоолой нь агаар мандалд холбогдсон бол (p2 = атмосферийн даралт), p1 нь тохируулгын даралт; Хэрэв дээд хоолойг нүүлгэн шилжүүлсэн бол (жишээ нь P2 = тэг) P1 нь үнэмлэхүй даралт бөгөөд багаж нь барометр болно.
Мөнгөн ус, ус, тосыг янз бүрийн даралт хэмжигч загварт ашигладаг боловч мөнгөн усыг барометрийн зорилгоор үргэлж ашигладаг; Түүний нягт нь ус эсвэл тосноос 13 дахин их байдаг тул багана илүү богино байх шаардлагатай. Агаар мандлын даралтыг хэмжихэд ойролцоогоор 0.75 м. Мөнгөн усны нягт нь бусад шингэнтэй харьцуулахад илүү тогтвортой байдаг.
Уян элементийн хэв гажилтаар вакуум хэмжилт.
Деформацийн элемент дээр дарах үед энэ нь хөдөлнө. Даралт мэдрэгчийг бий болгохын тулд нүүлгэн шилжүүлэлт нь материалын уян хатан хязгаарт үлдэхийн тулд хангалттай бага байх ёстой, гэхдээ хангалттай нарийвчлалтайгаар илрүүлэхэд хангалттай. Тиймээс бага даралттай үед нимгэн, уян хатан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашигладаг бөгөөд өндөр даралттай үед илүү хатуу хэсгүүдийг ашигладаг. Хазайлтыг тодорхойлох хэд хэдэн арга байдаг. Эдгээр нь механик арматураас эхлээд заагчийн харагдахуйц хазайлт үүсгэдэг, электрон илрүүлэх аргууд хүртэл байдаг.
Доор жагсаасан багаж хэрэгсэлд бүх төрлийг оруулаагүй боловч үйлдвэрлэлд түгээмэл хэрэглэгддэг хэрэгслүүд багтана.
Диафрагмууд
Хатуу сууринд бэхлэгдсэн мембран нь талуудын хооронд даралтын зөрүү байгаа тохиолдолд хүч үйлчлэх болно. Диафрагмыг дугуй хэлбэртэй болгох нь илүү хялбар боловч бусад хэлбэрийг хийх боломжтой. Энэ ялгаа нь диафрагмыг төв хэсэгт хамгийн их хазайлтаар хазайлгахад хүргэдэг бөгөөд энэ хазайлтыг янз бүрийн механик болон электрон мэдрэгч ашиглан хэмжиж болно. Төвийн хазайлтаар диафрагмын гадаргуу нь мөн стресст ордог бөгөөд нэг талаас гадна ирмэгийн эргэн тойронд шахалтын дарамт, диафрагмын төв хэсгийн эргэн тойронд суналтын хүчдэлийг харуулж чадна. Энэхүү стрессийн тохиргоог стратометр ашиглан илрүүлж, энэ мэдээллээс вакуумыг тооцоолж болно.
Капсул. Үндсэндээ капсулууд нь гаднах ирмэг дээр холбогдсон хос диафрагмуудаас бүрддэг. Нэг нь төвлөрсөн холбох хэрэгсэлтэй байх ба түүгээр дамжуулан даралт хийх ба нөгөө диафрагмын төвийн хөдөлгөөнийг эхнийхтэй харьцуулахад зарим төрлийн мэдрэгчээр тодорхойлно. Цувралаар ажиллаж буй хоёр диафрагмын үйлдэл нь хазайлтыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх ёстой нь тодорхой байна.
Хөөрөг. Хөөрөг ба капсул хоёрын хооронд тодорхой ялгаа байхгүй боловч хөөрөг нь ихэвчлэн хэд хэдэн хэсгүүдийг цувралаар овоолсон байдаг бөгөөд ерөнхийдөө хөөрөг нь диаметртэй харьцуулахад бага байдаг. Хөөрөг нь хоолойноос эргэлдэж, даралтын дор үүссэн, эсвэл гагнасан элементүүдээс үүсдэг.
Бурдон хоолой
Төрөл бүрийн загварууд байдаг боловч ердийн хэлбэр нь уртын дагуу муруйсан зууван хөндлөн огтлолтой хаалттай хоолой юм. Хоолой нь даралттай үед шулуун болох хандлагатай байдаг бөгөөд мэдрэгч нь энэ хөдөлгөөнийг илрүүлдэг. Тэдгээрийг өргөн цар хүрээтэй, мөн хэмжигч, үнэмлэхүй болон дифференциал горимд ажиллахаар төлөвлөж болно. Энгийн "С" хэлбэртэй, мушгиа, мушгиа хэлбэртэй байдаг. Цахим төгсгөлийн хөдөлгөөнийг илрүүлэх нь кварцын мушгиа төхөөрөмжид ихэвчлэн ашиглагддаг.
Дулаан дамжилтын хэмжилтээр вакуум хэмжилт
Вакуумыг хэмжихийн тулд халуун утаснаас хийн дамжуулагчийн энергийг ашиглаж болно. Дулаан нь утастай молекулын мөргөлдөөнөөр хийд дамждаг, өөрөөр хэлбэл. дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, дулаан дамжуулах хурд нь хийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрээс хамаарна. Тиймээс эдгээр багажийн нарийвчлал нь хийн найрлагаас ихээхэн хамаардаг. Молекулын урсгалтай гүний вакуум бүсэд (Кнудсений тоо 3-аас их, Кнудсений тоо = дундаж чөлөөт зам / системийн шинж чанар) дулаан дамжуулалт вакуумтай пропорциональ байна. Молекулын тоо нэмэгдэхийн хэрээр хий нь нягт болж, молекулууд хоорондоо илүү олон удаа мөргөлдөж эхэлдэг. Шилжилтийн урсгал гэж нэрлэгддэг энэ бүсэд (эсвэл гулсалтын урсгал, 0.01<число Кнудсена <3) простая пропорция теплоотдачи к давлению не действительна. При еще более высоких давлениях (число Кнудсена <0,01) теплопроводность практически не зависит от него. Здесь конвекционное охлаждение горячих поверхностей обычно является основным источником теплообмена.
Пирани вакуум хэмжигч
Утасны дулааны алдагдлыг (ихэвчлэн 5-аас 20 мкм) утсыг халааж, эсэргүүцлийг нь хэмждэг Wheatstone гүүрний хэлхээг ашиглан шууд бусаар тодорхойлж болно. Халаасан элементийн хоёр үндсэн төрөл байдаг. Уламжлалт бөгөөд илүү нийтлэг тохиргоо нь хэмжих толгойд өлгөөтэй нимгэн металл утаснаас бүрдэнэ. Өөр нэг тохиргоо бол цагаан алт гэх мэт нимгэн металл хальсаар бүрсэн цахиураар хийгдсэн микро машин бүтэц юм. Ердийн тохиргоонд нимгэн металл утсыг хэмжих толгойн цахилгаан тусгаарлагчтай дор хаяж нэг талаас нь түдгэлзүүлж, хийтэй харьцдаг. Утасны хувьд вольфрам, никель, иридиум эсвэл цагаан алт хэрэглэж болно. Утас нь цахилгаанаар халааж, дулаан дамжуулалтыг цахим хэлбэрээр хэмждэг. Тогтмол температурын арга, тогтмол хүчдэлийн гүүр, тогтмол гүйдлийн гүүр гэсэн гурван ерөнхий арга байдаг. Эдгээр бүх аргууд нь утасны температурыг эсэргүүцлээр нь шууд бусаар хэмждэг. Пирани мэдрэгчийг ашиглах гол сул тал нь хийн найрлагаас ихээхэн хамааралтай, хязгаарлагдмал нарийвчлал юм. Пирани мэдрэгчийн давтагдах чадвар нь ноцтой бохирдол үүсэхгүй бол ерөнхийдөө маш сайн байдаг. Пирани мэдрэгчийн вакуум хэмжилтийн хүрээ нь ойролцоогоор 10-2 Па-аас 105 Па хүртэл байдаг боловч хамгийн сайн гүйцэтгэлийг ихэвчлэн ойролцоогоор 0.1 Па-аас 1000 Па хооронд авдаг.
Вакуум хэмжих иончлолын мэдрэгч
Систем дэх вакуум нь ойролцоогоор 0.1 Па (10-3 мбар) -аас бага байх үед диафрагмын хазайлт, хийн шинж чанарыг хэмжих, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр гэх мэт аргаар вакуум хэмжих шууд аргуудыг ашиглах боломжгүй болсон. Одоо байгаа хийн молекулуудын тоог үндсэндээ тоолох, өөрөөр хэлбэл вакуум гэхээсээ илүү нягтралыг хэмждэг аргуудыг ашиглах шаардлагатай. Хийн кинетик онолоос T температуртай өгөгдсөн хийн даралт p нь тэгшитгэлээр дамжуулан n тооны нягттай шууд хамааралтай (идеал хийн хязгаарт):
Энд c нь тогтмол байна. Тооны нягтыг хэмжих хамгийн тохиромжтой аргуудын нэг бол хийн молекулуудыг ионжуулж, дараа нь ионуудыг цуглуулах арга юм. Ихэнх практик вакуум мэдрэгч нь иончлолд хүрэхийн тулд дунд зэргийн энергийн электронуудыг (50 эВ-ээс 150 эВ) ашигладаг. Үүссэн ионы гүйдэл нь вакуумтай шууд холбоотой тул шалгалт тохируулга хийх боломжтой. Сүүлийн мэдэгдэл нь зөвхөн хязгаарлагдмал даралтын мужид үнэн бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн ажиллах хүрээг тодорхойлно. Хийн нягт нь ион үүсэх нь хийн доторх саармаг хийн молекулууд эсвэл чөлөөт электронуудтай харилцан үйлчлэлцэх өндөр магадлалтай тул ион нь өөрөө саармагжиж, ионууд руу хүрч чадахгүй байх үед даралтын дээд хязгаарт хүрнэ. Коллектор, ердийн лабораторийн систем эсвэл үйлдвэрлэлийн байгууламжид практик зорилгоор үүнийг 0.1 Па (10 -3 мбар) гэж авч болно.
Хэмжилтийн толгой эсвэл хэмжих электроникийн цахилгаан гүйдэл нь хэмжиж буй ионы гүйдэлтэй харьцуулах боломжтой болсон эсвэл өөр физик нөлөө (гадны рентген туяаны нөлөөлөл гэх мэт) гүйдэл үүсгэх үед хэмжүүрийн вакуумын доод хязгаарт хүрнэ. энэ хэмжээ гарч ирнэ. Энэхүү гарын авлагад дурдсан ихэнх мэдрэгчийн хувьд эдгээр хязгаар нь 10 -6 Па (10 -8 мбар) -аас бага байна.
Иончлолын шалгалт тохируулгын үндсэн тэгшитгэл нь:
Ic - ионы гүйдэл K - хийн молекулыг ямар ч аргаар ионжуулах магадлал ба үүссэн ионыг цуглуулах магадлалыг агуулсан тогтмол n - хийн молекулын тооны нягт Ie - ионжуулагч электроны гүйдэл.
Хийн молекулыг ионжуулах магадлал нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг тул иончлолын мэдрэгч нь янз бүрийн төрлийн хийн мэдрэмжийн өөр өөр утгатай байх болно. Ихэнх практик вакуум мэдрэгч нь хийн молекулуудыг ионжуулахын тулд электрон өдөөлтийг ашигладаг бөгөөд үүнийг халуун утсан утаснаас электронуудыг "буцалж" ямар нэгэн төрлийн электрон коллекторт татах замаар хийж болно. Дараа нь ионууд коллектор руу татагдана. Харамсалтай нь хийн молекулыг электроноор ионжуулах магадлал нь ердийн хэмжээтэй хэмжигчээр нэг дамжуулалтанд маш бага тул электрон замын уртыг нэмэгдүүлэх, улмаар аль нэг электрон ион үүсгэх магадлалыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай болдог.
Хоёр аргыг өргөн ашигладаг. Халуун катодын калибровкийн иончлолын мэдрэгч дээр халуун утаснаас үүссэн электронууд нь маш нарийн утсаар хийгдсэн сүлжээнд, эерэг цахилгаан потенциалаар татагддаг. Торон нээлттэй байгаа тул электрон утас цохихгүйгээр тороор дамжин өнгөрөх магадлал маш өндөр байдаг. Сүлжээг сөрөг цахилгаан потенциалтай дэлгэцээр хүрээлсэн бол электрон энэ дэлгэцээр тусах ба сүлжээнд буцаж татагдах болно. Энэ үйл явц нь электрон эцэст нь сүлжээнд хүрэхээс өмнө олон удаа тохиолдож болно. Үүний үр дүнд маш урт электрон траекторийг бага хэмжээгээр хийж болно. Үүний эсрэгээр ионууд коллектор руу шууд татагддаг.
Хүйтэн катодын иончлолын чийдэн нь халуун судалтай бөгөөд цахилгаан болон соронзон орны хослолыг ашигладаг. Аливаа электрон эерэг цэнэгтэй анод дээр цугларахаасаа өмнө соронзон хүчний шугамыг тойрон эргэлддэг. Үнэн хэрэгтээ замын урт нь маш урт бөгөөд иончлолын магадлал нь маш их байх тул ион коллектороор ионуудыг ялгарах бүсээс хурдан гаргах тохиолдолд өөрөө өөрийгөө тэтгэх хийн ялгадас үүсэх болно.
Вакуум хэмжих төхөөрөмжийг сонгох
Вакуум төхөөрөмжийг сонгох, тохирох нийлүүлэгчийг тодорхойлохын өмнө сонгох шалгуурыг тогтоох нь чухал юм. Эдгээрт олон хүчин зүйл багтах бөгөөд энэ хэсэг нь боломжит хэрэглэгчдэд сонголт хийхэд нь туслах зорилготой юм.
Вакуум хэмжилтийн гүн
Байгаль орчны шинж чанар
Гадаад орчин
Төхөөрөмжийн физик шинж чанар
Ашиглалтын төрөл
Аюулгүй байдал
Суурилуулалт, засвар үйлчилгээ
Дохионы хувиргалт
) - агаар мандлынхаас хамаагүй бага даралттай хий агуулсан орчин. Вакуум нь хийн молекулуудын чөлөөт зам λ болон үйл явцын онцлог хэмжээ г хоорондын хамаарлаар тодорхойлогддог. Вакуум камерын хана хоорондын зай, вакуум дамжуулах хоолойн диаметр гэх мэтийг d гэж авч болно. λ/d харьцааны утгаас хамааран бага (λ/d<<1), средний (λ/d~1) и высокий (λ/d>>1) вакуум.
Үзэл баримтлалыг ялгах шаардлагатай физик вакуумТэгээд техникийн вакуум.
Техникийн вакуум
Практикт маш ховордсон хий гэж нэрлэдэг техникийн вакуум. Хязгаарлагдмал температурт бүх материалууд тэгээс өөр ханасан уурын нягттай байдаг тул макроскопийн хэмжээгээр хамгийн тохиромжтой вакуум нь практикт боломжгүй юм. Үүнээс гадна олон материал (зузаан металл, шил болон бусад савны ханыг оруулаад) хий дамжин өнгөрөх боломжийг олгодог. Харин микроскопийн хэмжээгээр хамгийн тохиромжтой вакуумд хүрэх нь зарчмын хувьд боломжтой юм. Вакуум ховордох зэрэглэлийн хэмжүүр нь хийн молекулуудын чөлөөт зам юм< λ >тэдэнтэй холбоотой харилцанхий дэх мөргөлдөөн, шугаман хэмжээсийн шинж чанар лхий агуулсан сав. Хатуухан хэлэхэд техникийн вакуум гэдэг нь сав эсвэл дамжуулах хоолойд байгаа хий бөгөөд хүрээлэн буй орчны агаар мандлаас бага даралттай байдаг. Өөр нэг тодорхойлолтоор бол хийн молекулууд эсвэл атомууд хоорондоо мөргөлдөхөө больж, хийн динамик шинж чанар нь наалдамхай шинж чанараар солигдох үед (ойролцоогоор 1 Торр даралттай) бид хүрэхийн тухай ярьдаг. бага вакуум(λ < < л)(1 см3 тутамд 5000-10000 молекул). Ихэвчлэн бага вакуум насос нь агаар мандлын агаар ба өндөр вакуум насосны хооронд байрладаг бөгөөд урьдчилсан вакуум үүсгэдэг тул бага вакуум гэж нэрлэдэг. forvacuum. Тасалгааны даралт буурах тусам хийн молекулуудын дундаж чөлөөт зам λ нэмэгддэг. λ > > үед лхийн молекулууд хоорондоо мөргөлдөхөө больж, хананаас хана руу чөлөөтэй хөдөлдөг, энэ тохиолдолд тэд ярьдаг. өндөр вакуум(10 -5 Торр)(1 см3 тутамд 1000 молекул). Хэт өндөр вакуум 10 -9 Торр ба түүнээс доош даралттай тохирч байна. Харамсалтай нь хуурай газрын нөхцөлд хараахан олж аваагүй байна. Харьцуулбал, сансар огторгуй дахь даралт хэд хэдэн удаа бага байдаг бол гүнд 10 -30 Торр буюу түүнээс бага (1 см3 тутамд 1 молекул) хүрч болно.Молекулууд бүрэн байхгүй байна.
Зарим талстуудын микроскопийн нүхэнд өндөр вакуум үүсэх нь атмосферийн даралтын үед үүсдэг бөгөөд энэ нь хийн чөлөөт замтай яг холбоотой байдаг.
Вакуумыг хангах, хадгалахад ашигладаг төхөөрөмжийг вакуум насос гэж нэрлэдэг. Гидер нь хий шингээх, шаардлагатай вакуум үүсгэхэд ашиглагддаг. Вакуум технологийн өргөн нэр томьёо нь вакуумыг хэмжих, хянах, объектыг удирдах, вакуум камерт технологийн үйл ажиллагаа явуулах гэх мэт хэрэгслийг багтаадаг.
Хязгаарлагдмал температурт төгс вакуумд ч гэсэн үргэлж зарим дулааны цацраг (фотоны хий) байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс хамгийн тохиромжтой вакуумд байрлуулсан бие нь дулааны фотонуудын солилцооны улмаас эрт орой хэзээ нэгэн цагт вакуум камерын ханатай дулааны тэнцвэрт байдалд орно.
Физик вакуум
Гэхдээ вакуум тэг цэгийн хэлбэлзлийн санааг ашиглахгүйгээр тайлбарлах боломжгүй үзэгдлүүдийн хамгийн тод нь аяндаа ялгарах явдал юм. Хэрэв вакуум нь үнэмлэхүй хоосон байсан бол хамгийн энгийн аяндаа ялгардаг улайсдаг чийдэн асахгүй байх байсан. Үнэн хэрэгтээ туйлын хоосон орон зайд байрлуулсан аливаа объект (тиймээс өдөөгдсөн атом) нь хаалттай систем юм. Ийм систем нь цаг хугацааны хувьд тогтвортой байдаг тул цацраг туяа үүсэхгүй. Энэхүү энгийн үндэслэлээс харахад аяндаа үүсэх цацрагийн тайлбар нь сонгодог үнэмлэхүй хоосон орон зайнаас илүү төвөгтэй вакуум загварыг ашиглахыг шаарддаг.
бас үзнэ үү
Тэмдэглэл
Холбоосууд
Викимедиа сан. 2010 он.
Бусад толь бичгүүдээс "Физик вакуум" гэж юу болохыг харна уу.
физик вакуум- absoliutusis vakuumas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. үнэмлэхүй вакуум; төгс вакуум; физик вакуум вок. үнэмлэхүй Вакуум, n; physikalisches Vakuum, n rus. үнэмлэхүй вакуум, м; төгс вакуум, м; физик вакуум, м pranc.… … Физикийн нэр томъёо
физик вакуум- Физик (ажиглагдахуйц) масс, цэнэг, талбарыг багтаасан онолын дахин нормчлогдсон Гамильтоноор тодорхойлсон хамгийн бага энергитэй квант талбайн системийн төлөв... Политехникийн нэр томъёоны тайлбар толь бичиг
Лабораторид вакуум үүсгэсэн эрдэмтэн Эвангелиста Торричеллигийн мөнгөн усны вакуум барометр. Битүүмжилсэн хоолойн дээд хэсэгт мөнгөн усны гадаргуугаас дээш "Торрицелли хоосон" (ханасан даралтын дор мөнгөн усны уур агуулсан вакуум ... Wikipedia) байдаг.
Квантын талбайн онолд хамгийн бага энерги. сансар огторгуй l-гүй байдгаараа тодорхойлогддог квантлагдсан талбайн төлөв байдал. жинхэнэ h c. Бүх зүйл квант юм. тоо V. f. (импульс, цахилгаан цэнэг гэх мэт) нь тэгтэй тэнцүү байна. Гэсэн хэдий ч V. f-д виртуал процессуудын боломж .... ... Физик нэвтэрхий толь бичиг
Физик вакуум, ямар ч бодис, талбайн хэсгүүд байдаггүй орчин. Технологийн хувьд V.-ийг "маш цөөн" тоосонцор агуулсан орчин гэж нэрлэдэг; Ийм орчны нэгж эзэлхүүн дэх тоосонцор цөөхөн байх тусам V нь их байх болно. Гэсэн хэдий ч нийт V. ≈... ...
- (Латин вакуум, хоосон байдал), атмосферээс бага даралттай хийн төлөв байдал. "V" гэсэн ойлголт. хаалттай эсвэл нүүлгэн шилжүүлсэн савны хийд хамаарах боловч жишээлбэл, чөлөөт урсгалтай хийд ихэвчлэн тархдаг. сансарт. V. зэрэг нь...... тодорхойлогддог. Физик нэвтэрхий толь бичиг
I Вакуум (Латин вакуум, хоосон байдал) гэдэг нь агаар мандлынхаас хамаагүй бага даралттай хийн төлөв юм. V. гэсэн ойлголтыг ихэвчлэн хязгаарлагдмал эзэлхүүнийг дүүргэх хийд ашигладаг боловч үүнийг ихэвчлэн чөлөөт орон зайд байрлах хий гэж нэрлэдэг ... ... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
ВАКУМ- өдөр тутмын ойлголт, хоосон байдал, бодит тоосонцор байхгүй байх. Квантын механикт физик вакуум гэдэг ойлголтыг хамгийн бага энергитэй, тэг утга бүхий квант талбайн төлөв байдал, өнцгийн импульс,... ... Шинжлэх ухааны философи: Үндсэн нэр томъёоны тайлбар толь
Вакуум (Латин вакуум хоосон) нь агаар мандлынхаас хамаагүй бага даралттай хий агуулсан орчин юм. Вакуум нь хийн молекулуудын чөлөөт зам λ болон үйл явцын онцлог хэмжээ г хоорондын хамаарлаар тодорхойлогддог. d доор авч болно ... ... Википедиа
Вакуум насос (эсвэл компрессор) сонгох, тодорхой технологид ашиглахад тохиромжтой эсэхийг үнэлэхдээ хоёр үндсэн шинж чанарыг ашигладаг.
- ДАРАМТ
- ГҮЙЦЭТГЭЛ
Боломжит хэрэглэгчийн хайж буй вакуум насос эсвэл компрессор нь юуны түрүүнд шаардлагатай даралтын түвшинг хангах ёстой. Дараа нь даалгавар бол энэ даралтыг тодорхой хугацаанд авах явдал юм. Тогтсон даралтын утгыг олж авах хурдыг вакуум насосны шахуургын хурдаар тодорхойлно. Энэ тохиолдолд хийн компрессорууд хий шахаж, атмосферээс дээш даралтыг бий болгодог. Вакуум насос нь атмосферээс доогуур даралтыг үүсгэдэг, i.e. вакуум үүсгэх.
Энэ нийтлэлийн талаар ярих болно бага даралт, өөрөөр хэлбэл бүх вакуум насосны үндсэн техникийн шинж чанар болох ВАКУМ-ын тухай. Төхөөрөмжийн тусламжтайгаар вакуум үүсгэх буюу үүсгэх нь атмосферийн даралтыг эзэлхүүн, цаг хугацаагаар бууруулах динамик үйл явц юм. Вакуум насосыг хайж, сонгохдоо вакуум түвшингээс хамааран тэд ихэвчлэн даралттай холбоотой вакуум насосны хоёр шинж чанарыг ярьдаг.
- эцсийн үлдэгдэл даралт (эсвэл эцсийн вакуум, эцсийн даралт)
- ажлын даралт (эсвэл ажлын вакуум, ажлын даралт)
Эцсийн үлдэгдэл даралт - энэ нь вакуум насосны загварт хүрч чадах хамгийн сайн (хамгийн өндөр) вакуум утга юм. Вакуум насос энэ вакуум хязгаарт хүрэхэд хийн шахуургын гүйцэтгэл тэг болно гэдгийг ойлгох нь чухал юм. шахуурга зогсох бөгөөд ирээдүйд насос ажиллаж байх үед хамгийн их даралтын энэ утга нь "шахах шахах эзэлхүүний" системийн тэнцвэрт байдлын тодорхой түвшинд хадгалагдана.
Дүрмээр бол хамгийн их үлдэгдэл даралтын утга нь вакуум насос нь "өөрөө явагч" горимд ажиллах үед л хүрдэг. оролтын хоолойг бөглөсөн үед. Үүнийг маш энгийнээр тайлбарлаж болно: технологийн эзэлхүүн (контейнер, дамжуулах хоолой, холболт, камер гэх мэт) -ийг шахуургатай холбох үед шахуургын эзэлхүүнийг хамгийн дээд хэмжээнд хүргэхийг зөвшөөрдөггүй гоожих (алдагдах) эсвэл хийн шингээлтийн үзэгдэл үргэлж байдаг. насос өөрөө бий болгож чадах вакуум утга .
Үйл ажиллагааны даралт - энэ нь тодорхой технологи, процесст вакуум насосоор хангаж, хадгалах ёстой өгөгдсөн вакуум утга юм.
Вакуум насосыг сонгохдоо түүний хамгийн их үлдэгдэл даралт нь ажлын даралтаас арай дээр байх ёстой. Энэ нь тодорхой "аюулгүй байдлын хязгаар" -ыг хангаж байх шиг байна, жишээлбэл. Энэ вакуум насосыг ашиглан процесст шаардагдах даралтыг бий болгоно.
2. Эзлэхүүн дэх хийн даралт. Агаар мандлын даралт. "ВАКУМ" гэсэн ойлголт.
Битүү эзэлхүүн дэх хийн даралт гэдэг нь байнгын хөдөлгөөнт хийн молекулуудын эзэлхүүний хананд үзүүлэх нөлөөлөл (түлхэлт) бөгөөд тэдгээрийн байнгын броуны хөдөлгөөн, бие биетэйгээ болон хатуу ханатай мөргөлдсөний үр дүнд үзүүлэх нийт хүч юм. хөлөг онгоц.
SI-ийн даралтын үндсэн нэгж нь "Па" (Паскал):
1 Па = 1 Н/м2 = 0.01 мбар [1]
Бусад нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн даралтын нэгжүүд ба тэдгээрийн хамаарлыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.
| Хүснэгт 1 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Даралтын нэгж | баар | мбар | мм. rt. Урлаг. |
м ус Урлаг. |
Па | кПа | МПа | атм. | цагт. | кгс/см 2 | psi |
| Баар | 1 | 1000 | 750 | 10,2 | 100 000 | 100 | 0,1 | 0,9869 | 1,02 | 1,02 | 14,5 |
Агаар мандлын даралт - энэ бол дэлхийн болон далайн гадаргаас 1000 км-ээс дээш өндөрт орших хийн холимог хэлбэрээр агаарын баганын массаас үзүүлэх даралт юм. Энэ атмосферийн даралтыг хэмжих цэг нь далайн гадаргуугаас өндөр байх тусам агаар мандалд бага төвлөрч, хийн хольц нь ховор тохиолддог (тэдгээрийн масс нь өндрөөр нэмэгдэж буй асар их хэмжээгээр шингэлж байгаа мэт) гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Үүний үр дүнд энэ хийн хольцын даралт өндөрт өсөх тусам буурдаг (2-р зургийг үз). Яагаад? Зүгээр л дэлхий ертөнц гурав дахин томорсон бөгөөд түүний эргэн тойронд бөмбөгний эргэн тойронд хийн аура шиг уур амьсгал байдаг. Энэхүү агаар мандлын аурагийн ачаар организмууд амьдардаг бөгөөд хүчилтөрөгчийг байнга хэрэглэдэг бодисууд, мөн ургамал нь энэ хүчилтөрөгчийг байнга үйлдвэрлэж, нөхөн сэргээдэг бодисуудын хамгийн чухал урвалууд явагддаг. агаар мандлын хүчилтөрөгчийн тэнцвэр. Хамгийн тод жишээ бол салхи, шаталт (исэлдэлтийн процесс гэх мэт), амьд организм, амьтан, хүмүүсийн амьсгал юм.
Далайн түвшнээс дээш 12 км-ийн өндөрт атмосферийн даралтын өөрчлөлтийн муруйг Зураг дээр үзүүлэв. 3.
Дэлхийн агаар мандал . Энэ нь 14 үндсэн "дэлхийн" хийн холимог (1-р зургийг үз), үүнээс гурав нь арслангийн эзлэх хувь, нийт 99% -иас илүү (азот - 78% -иас дээш, хүчилтөрөгч - 1-ээс дээш) байдаг гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг. 20%, усны уур 1% -иас их байж болно.
Дэлхийн агаар мандлыг даралт, температурын параметрүүдээр бүс болгон хуваадаг: тропосфер, стратосфер, мезосфер, термосфер (4-р зургийг үз).
Вакуум - энэ нь атмосферийн утгаас доогуур байгаа аливаа даралт юм. Хуурай газрын нөхцөлд хэвийн атмосферийн даралтыг дэлхийн далай (далайн) гадаргуугийн түвшинд атмосферийн баганын үнэмлэхүй даралт гэж үздэг. Энэ утга нь 1013 mbar abs байна. "abs." - энд бид эзэлхүүн дэх нэг ч хийн молекул байхгүй тохиолдолд тэгтэй тэнцүү үнэмлэхүй даралтыг хэлнэ. Учир нь Дэлхийн гадаргуу, түүний гүн, агаар мандалд хийн бодис, шингэн бодисын уур үргэлж байдаг бол хуурай газрын нөхцөлд үнэмлэхүй вакуумд хүрэх боломжгүй юм. Орчин үеийн вакуум насосоор эзлэхүүнийг хэчнээн хурдан, сайн шахаж, хичнээн битүүмжилсэн бай хамаагүй, эзэлхүүний хананы микроскопийн барзгар байдалд эдгээр бичил рельефээс салгах боломжгүй тодорхой хэмжээний хийн молекулууд үргэлж байдаг. Нэмж дурдахад, савны хананд гаднаас даралт ирэх үед хийн молекулууд үргэлж шигшүүрээр, дотор нь, тэр ч байтугай металлын хатуу талст тороор нэвчиж байгаа мэт гулсаж байдаг. Хаалттай эзэлхүүнүүдэд хийн десорбцийн үзэгдлүүд үргэлж байдаг, өөрөөр хэлбэл. хийн молекулуудыг эзэлхүүний хананаас гадагшлуулахад үргэлж микро нүх сүв, бичил хагарал байдаг бөгөөд үүгээр дамжуулан хий нам даралтын бүсэд нэвтэрдэг. Энэ бүхэн нь хуурай газрын нөхцөлд үнэмлэхүй вакуум авах боломжийг бидэнд олгодоггүй.
 |
Өгөгдөл: Альпийн нуруу бол зургаан улсын хилийг давсан нуруу юм. Тэдний зүрх сэтгэлд Франц, Италийн хил дээр орших алдарт Монблан уул сүндэрлэн босдог. Альпийн нуруу нь Европ даяар бараг 1200 км үргэлжилдэг нуруу бөгөөд Италийн Верона ба Германы Гармиш-Партенкирхен хоёрын хоорондох хамгийн өргөн цэгт 260 км өргөн, нийт 190 мянган хавтгай дөрвөлжин метр талбайг эзэлдэг. км. Альпийн нуруу нь 8 улсын нутаг дэвсгэрт бүхэлдээ буюу хэсэгчлэн оршдог. Альпийн нуруунд унасан муж улсын нийт талбайн эзлэх хувийн жингээр эдгээр улсууд: Лихтенштейн (100%), Монако (100%), Австри (65%), Швейцарь (60%), Словени ( 40%, Итали (17%), Франц (7%), Герман (3%). |
 |
Өгөгдөл: Чомолунгма гэгддэг Эверест нь дэлхийн хамгийн өндөр оргил бөгөөд энэ уулын өндөр нь 8848 метр юм. Эверест нь Непал, Энэтхэг, Бутан, Хятад зэрэг хэд хэдэн улсын нутаг дэвсгэрт Түвдийн өндөрлөг, Энэтхэг-Гангатын тэгш талыг дамнан үргэлжилдэг Гималайн нуруунд оршдог. Эверестийн оргил нь Хятадад байдаг ч уул нь өөрөө Хятад, Балбын хил дээр оршдог. |
 |
Өгөгдөл: Иргэний болон цэргийн нисэхийн хувьд агаарын хөлгийн доторх атмосферийн даралтыг барих нь маш чухал учир... түүнийг дэлхийн гадаргуугаас ямар ч өндөрт өргөхөд гаднах даралт буурч, агаарын хөлгийн бүхээгээс гаднах орчинд урсах болно. Үүнээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд дотор нь нисгэгч эсвэл зорчигчтой хэвийн нислэг хийх хоёр үндсэн нөхцөлийг хангасан байх ёстой. Онгоцны их бие нь битүүмжлэгдсэн байх ёстой (гадна руу хамгийн их агаар гоожихгүй байх); Хэрэв цэргийн нисэх онгоцонд гоожсон асуудлыг бие даасан нисгэгч маск ашиглан шийдэж болох юм бол олон зорчигчтой иргэний агаарын хөлөгт атмосферийн даралтыг хадгалах тусгай автомат системийг бий болгодог. |
Цагаан будаа. 3. Далайн түвшнээс дээш өндөрт (0-ээс 12) км-т атмосферийн даралтын бууралтын график. 
Цагаан будаа. 4. Агаар мандлын баганын 4 давхаргад агаарын температурын тархалтын диаграмм:
тропосфер(11 км хүртэл), стратосфер(11-ээс 47 км хүртэл), мезосфер(47-аас 80 км хүртэл), термосфер(80 гаруй км).
3. Вакуум гүний зэрэглэл (техникийн вакуум түвшин).
Бүх боломжит нам даралтын хуваарийг янз бүрийн интервалд (сегмент) хуваах хэд хэдэн арга байдаг. Хамгийн түгээмэл нь академик болон үйлдвэрлэлийн төгсөлт юм.
Академик нь молекулуудын бие биентэйгээ мөргөлдөх, хөлөг онгоцны хананы хоорондох замын уртыг хэмжих замаар хийн нягтрал (ховоржилтын зэрэг) -ийг эзлэхүүн дэх молекулуудын хөдөлгөөний шинж чанараар үнэлэхэд суурилдаг. харьцуулсан гэж нэрлэгддэг чөлөөт замын урт. Молекулын дундаж чөлөөт зам урт байх тусам вакуум сайн болно. Жишээлбэл, хэрэв эзэлхүүн дэх хийн молекул бусад молекулуудтай мөргөлдөхгүйгээр хананаас хана руу нисч чаддаг бол энэ нь ийм эзэлхүүн дэх хэт өндөр вакуумд хүрсэн гэсэн үзүүлэлт юм.
Бид үйлдвэрлэлийн зориулалттай тоног төхөөрөмж нийлүүлэх чиглэлээр мэргэшсэн тул энэ нийтлэлд вакуумыг 4 ангилалд (интервал) хуваах үйлдвэрлэлийн аргыг авч үзэх болно. Энэ арга нь Европын стандарт DIN 28400. Вакуум ангиллыг 2-р хүснэгтэд үзүүлэв.
| хүснэгт 2 | |
|---|---|
| Техникийн вакуум түвшин (анги) | Даралтын хүрээ |
| FOREVACUUM (барзгар вакуум) | (1000-аас 1) mbar abs. |
| ДУНД вакуум (нарийн вакуум) | (1-ээс 10 -3 хүртэл) mbar abs. |
| ӨНДӨР ВАКУМ | (10 -3-аас 10 -7) mbar abs. |
| Хэт өндөр вакуум | (10 -7 ба түүнээс доош) mbar abs. |
4. ХИЙН ФИЗИКИЙН үндсэн хуулиуд ба идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл.
|
Бойл-Марриоттын хууль.Бойл-Мариотын хуулийг 1662 онд Английн физикч Роберт Бойл, 1679 онд Францын эрдэмтэн Эдме Мариотт бие даан байгуулсан бөгөөд дараах байдлаар сонсогдож байна. Тогтмол температурт өгөгдсөн хийн массын хувьд түүний даралтын үржвэр нь байна хэзлэхүүн тутамд Втогтмол утга байна: PV = const [ 2 ] Энэ хуулийг ИЗОТЕРМ ПРОЦЕССИЙН ХУУЛЬ гэж бас нэрлэдэг. Жишээ болгон: Тодорхой хэмжээний хийн хэмжээ аажмаар нэмэгдэхэд түүний температурыг тогтмол байлгахын тулд хийн даралт аажмаар буурах ёстой. |
|||||||
 |
Гей-Луссакийн хууль.Хийн эзлэхүүнтэй холбоотой хууль Вба түүний температур Т, Францын эрдэмтэн Жозеф Гэй-Люссак 1802 онд үүсгэн байгуулжээ. Тогтмол даралттай өгөгдсөн хийн массын хувьд хийн эзэлхүүнийг түүний температурт харьцуулсан харьцаа нь тогтмол утга юм. VT = const [3] Энэ хуулийг ISOBAR PROCESS-ИЙН ХУУЛЬ гэж бас нэрлэдэг. Жишээ болгон: Тодорхой хэмжээний хийг аажмаар халаах үед даралтыг тогтмол байлгахын тулд хий нь аажмаар өргөжих ёстой. |
|||||||
 |
Чарльзын хууль.Хийн даралттай холбоотой хууль хба түүний температур Т, 1787 онд Жак Чарльз суулгасан. Хаалттай, битүүмжилсэн эзэлхүүн дэх өгөгдсөн хийн массын хувьд хийн даралт нь түүний температуртай үргэлж шууд пропорциональ байна. PT = const [4] Энэ хуулийг мөн ИСОХОРИЙН ПРОЦЕССИЙН ХУУЛЬ гэж нэрлэдэг. Жишээ болгон: Тодорхой хэмжээний хийг хаалттай эзэлхүүнээр аажмаар халаахад түүний даралт аажмаар нэмэгдэх болно. |
|||||||
Идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл.Термодинамикийн гурван үндсэн хийн хуулийг бүгдийг нь нэгтгэх боломжийг олгодог тэгшитгэлийг төлөвийн идеал хийн тэгшитгэл буюу Менделеев-Клапейроны тэгшитгэл гэж нэрлэдэг. Энэ нь идеал хийн төлөвийг тодорхойлдог хамгийн чухал макроскопийн гурван параметрийн хоорондын хамаарлыг өгдөг: даралт p, эзэлхүүн V, температур T, дараах хэлбэртэй байна. [ 5 ]
х- хийн даралт, Па(Н/м 2) В- хийн хэмжээ, м 3 м- хийн масс, кг μ - хийн молийн масс R = 8.31 Дж/моль ∗ К- бүх нийтийн хийн тогтмол, Т- хийн температур, °K(үнэмлэхүй Кельвин хэмжүүр). Тохиромжтой хий гэдэг нь бөөмс нь хол зайд харилцан үйлчилдэггүй материаллаг цэгүүд бөгөөд бие биетэйгээ болон хөлөг онгоцны ханатай туйлын уян харимхай мөргөлддөг хий юм. Бүх хийн хууль нь хийн тогтмол масс (хэмжээ) дээр ажилладаг гэдгийг ойлгох нь чухал юм. Эдгээр хуулиуд нь вакуум горимд сайн ажилладаг бөгөөд маш өндөр даралт, температурт хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй. |
||||||||
5. Вакуум насосны дизайны төрөл.
Хэрэв бид вакуум түвшин, түүнийг үйлдвэрлэлийн болон судалгааны зорилгоор ашиглах талаар ярих юм бол:
Дэлхийн массын үйлдвэрлэлд форвакуум ба дунд вакуумыг маш өргөн ашигладаг;
Ховор өндөр технологид форвакуум, дунд болон өндөр вакуумыг ашигладаг;
Лаборатори, судалгаанаас та вакуумын бүх ангиллыг олж болно. мөн супер өндөр.
Бүх ангиллыг олж авахын тулд вакуум насосны янз бүрийн загварыг үйлдвэрт ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн үндсэн төрлийг 3-р хүснэгтэд үзүүлэв.
| Хүснэгт 3 | ||
|---|---|---|
Насосны төрөл |
Бүтцийн үзэмж
|
Ашиглалтын даралтын хүрээ |
|
Диафрагмын вакуум насос: 1 шахах үе шат |
 |
Үүний дагуу дараахь хүрээнд ажиллана. 100 мбар абс-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Vortex үлээгч |
 |
600 мбар абс-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Давхар роторын үлээгч |
 |
400 мбар абс-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Хуурай сэнсний ротор Вакуум насос |
 |
150 mbar abs-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Усны цагираг вакуум насос |
 |
33 mbar abs-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Хуурай камертай вакуум насос |
 |
20 mbar abs-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Дахин эргэлддэг тосолгооны материалтай эргэдэг вакуум насос |
 |
0.5 мбар абс-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Хуурай гүйлгэх вакуум насос |
 |
|
|
Хуурай шураг вакуум насос |
 |
0.01 mbar abs-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
2 үе шаттай тосон ванны эргэдэг вакуум насос |
 |
0.0005 mbar abs-аас. атмосферийн даралт хүртэл |
|
Үндэс хуурай вакуум насос (өсгөгч) |
 |
0.001-ээс 25 mbar abs хүртэл. |
|
Өндөр вакуум насос: Турбомолекул |
 |
10 -11-ээс 5 мбар абс хүртэл. |
Энэ хэсэгт фор-вакуум авах насосуудад гол анхаарлаа хандуулдаг, учир нь... Энэ бол зөвхөн Орос, ТУХН-ийн орнуудад төдийгүй дэлхий даяар вакуум тоног төхөөрөмжийн зах зээл дэх хамгийн алдартай салбар юм.
Өндөр вакуум насос нь дунд болон дунд вакуум насосгүйгээр ажиллах боломжгүй гэдгийг та бас мэдэж байх ёстой. Тэд зөвхөн бага даралтаас (дүрмээр бол дунд вакуумаас) ажиллаж эхэлдэг бөгөөд тэдгээрийн утаа нь вакуум бүсэд байх ёстой, эс тэгвээс өндөр, хэт өндөр вакуумд хүрэх боломжгүй юм. Тэр. Фор-вакуум ба дунд вакуум насос нь бүх салбар, өндөр технологийн салбар, шинжлэх ухааны судалгаанд эрэлт хэрэгцээтэй байдаг.
Тэгийг жишиг цэг болгон ашигладаг масштабаар хэмжсэн даралтыг үнэмлэхүй даралт гэнэ. Дэлхийн гадаргуу дээрх атмосферийн даралт харилцан адилгүй боловч ойролцоогоор 10 5 Па (1000 мбар) байна. Энэ нь тэгээр илэрхийлэгддэг тул үнэмлэхүй даралт юм.
Агаар мандлын даралттай холбоотой даралтыг хэмжихэд зориулагдсан мэдрэгч бөгөөд хэмжих порт нь атмосферийн даралт дахь молекулуудыг агуулж байвал тэгийг заадаг. Ийм мэдрэгчийн авсан хэмжилтийг харьцангуй даралтын хэмжилт гэж нэрлэдэг. Тиймээс үнэмлэхүй даралтын утга ба илүүдэл даралтын утгын зөрүү нь хувьсах атмосферийн утга юм.
Үнэмлэхүй = илүүдэл + атмосфер.
Ноцтой алдаанаас зайлсхийхийн тулд вакуум хэмжилтийн аль горимыг ашиглахыг мэдэх нь чухал: үнэмлэхүй эсвэл харьцангуй. Тохируулгын горимын хэмжилтийн жишиг шугам нь атмосферийн даралтын хэлбэлзлийг харуулсан шулуун биш гэдгийг анхаарна уу.
Вакуум ба даралтын нэгж
Түүхэн нэгжүүд
Харамсалтай нь вакуум болон даралтыг хэмжих олон төрлийн нэгжүүд байдаг бөгөөд энэ нь эхлэгч болон туршлагатай техникчдэд ихээхэн бэрхшээл учруулдаг. Аз болоход, хуучирсан, муу тодорхойлогдсон нэгжүүд SI хэмжүүрийн нэгжийн талд алга болж, амьдрал илүү хялбар болж байна.
Олон хуучин нэгжүүд нь тодорхой практик болон түүхэн гарал үүсэлтэй; Жишээлбэл, дээд гадаргуу нь инчийн хуваарь дээр харагдаж байсан усны баганаар даралтыг хэмжихэд ашигладаг нэгжийг инч ус гэж нэрлэдэг. Эхэндээ, ийм системд шаардагдах вакуум хэмжилтийн нарийвчлал нь вакуумыг хэмжих нэлээд бүдүүлэг аргуудтай нийцэж байсан бөгөөд ус халуун эсвэл хүйтэн эсэхийг хэн ч тоодоггүй байв. Технологийн хэрэгцээ өсөхийн хэрээр илүү тогтвортой хэмжилт хийх хэрэгцээ гарч ирэв. Хэмжих хэрэгслийн математик загварууд ихээхэн сайжирсан. Жишээлбэл, мөнгөн усны барометрийн вакуумыг хэмжих нэг уламжлалт загварт багана дахь мөнгөн ус, баганыг хийсэн шил, масштабыг хийсэн гууль, ган савны хооронд ялгах задралыг баталсан. Гэсэн хэдий ч боловсронгуй тодорхойлолт, холбогдох математик байсан ч орчин үеийн технологид олон уламжлалт нэгжийг ашиглах боломжгүй юм.
SI нэгж
SI хэмжлийн нэгж нь Паскаль, товчилсон Па, нэг метр квадрат (Н/м2) тутамд нэг Ньютоны даралтыг илэрхийлдэг нэр юм. Нэг квадрат метрийг төсөөлөхөд хялбар байдаг бол нэг Ньютон нь илүү хэцүү байдаг ч энэ нь жижиг алим барих үед гарт үзүүлэх доош чиглэсэн хүчтэй ойролцоогоор тэнцүү байна (хэрэв эзэмшигч нь дэлхийн гадаргуу дээр зогсож байгаа бол!) Өдөр тутмын хувьд. Амьдралын хувьд нэг паскаль нь маш бага хэмжигдэхүүнийг илэрхийлдэг бол атмосферийн даралт нь ойролцоогоор 100,000 Па байна. Усаар дүүргэсэн савны ёроолд усны гүнээс үүсэх даралт нь усны гадаргуугаас ойролцоогоор 1000 Па-аар их байх болно. Тохиромжгүй тоо ашиглахаас зайлсхийхийн тулд 103 ба 0.001-ийн үржвэрт угтвар оноож, жишээлбэл, 100,000 Па (105 Па)-ыг 100 кПа эсвэл 0.1 МПа гэж бичиж болно.
Вакуум нэгж ба хувиргалт
Паскаль болон бусад хэд хэдэн нэгжийн хоорондын хамаарлыг хүснэгтэд үзүүлэв, гэхдээ бүгдийг нь яг нарийн илэрхийлэх боломжгүй гэдгийг анхаарна уу. Хүснэгт дэх дээд бичээстэй ром тоонууд нь түүний дараах тэмдэглэлд хамаарна.
Вакуум хэмжих арга
Ерөнхий заалтууд
Вакуум хэмжих хэрэгсэл нь өөр өөр зарчмуудыг ашигладаг. Тэдгээрийн зарим нь үндсэн шинж чанартай байдаг, жишээлбэл, мэдэгдэж буй нягттай шингэний баганын өндрийг хэмжих. Үүний нэг жишээ нь мөнгөн усны барометр бөгөөд атмосферийн даралтыг мөнгөн усны баганаар тэнцвэржүүлж болно. Өндөр даралтанд ашиглах энэхүү санааны өргөтгөл нь шингэнд жин биш харин хүч өгөхийн тулд мэдэгдэж буй газар нутагт үйлчилдэг металл жинг ашиглах явдал юм.
Вакуумыг ихэвчлэн мэдрэгч элементийн механик хэв гажилтыг хэмжих замаар тодорхойлж болох ба түүний гадаргуу дээрх даралтын зөрүү өөрчлөгдөхөд уян хатан деформацид ордог. Механик хазайлтыг хэд хэдэн аргаар ойлгож, ойлгож болно. Хөдөлгөөнт механик элементүүдийн хамгийн түгээмэл төрлүүдийн нэг бол уян харимхай диафрагм юм. Өөр нэг жишээ бол Бурдон хоолой бөгөөд дотоод даралт нь муруй хоолойг шулуун болгоход хүргэдэг.
Ийм механик хэв гажилтыг хэд хэдэн аргаар илрүүлж болно: хэв гажилтыг шууд харуулах хэд хэдэн механик гар, деформацид эсэргүүцлийг хэмжих, багтаамжийг хэмжих, сунгах эсвэл шахах үед резонансын элементийн давтамжийг өөрчлөх гэх мэт.
Вакуум гүн, тиймээс механик хазайлт нь вакуумыг хэмжихэд хэтэрхий бага байх үед молекулуудын нягтралаас хамаардаг дулаан дамжилтын чанар, иончлол эсвэл зуурамтгай чанар зэрэг физик шинж чанарыг хэмжих шууд бус хэрэгслийг ашигладаг.
Шингэний багана
Вакуумыг хэмжих хамгийн эртний аргуудын нэг бөгөөд өнөөдрийг хүртэл хамгийн үнэн зөв арга бол шингэний багана нь хоолойгоос шингэнийг шахаж гаргах чадвартай байдаг.
Зурагт үзүүлсэн даралт хэмжигч нь үндсэндээ шингэнээр дүүрсэн U-хоолой бөгөөд шингэний гадаргууг босоо байдлаар тусгаарласнаар даралтын зөрүүг хэмждэг. Тэг цэгийн түвшинд d; L даралтыг түүний дээрх шингэн, дээр нь хоолойн дээд хэсгийн p 2 даралтаар хангана. Тэнцвэрт багана нь нөгөө мөчөөс шингэнээр дамждаг p 1 дээш даралтаар хадгалагдана.
Шингэний доод гадаргуу дээрх p 1 даралтыг дараах байдлаар тодорхойлно.
Энд h нь тэг цэгийн түвшнээс дээш байгаа шингэний баганын босоо өндөр, P нь шингэний нягт, g нь таталцлын хурдатгалын орон нутгийн утга юм. Хэрэв дээд хоолой нь агаар мандалд холбогдсон бол (p2 = атмосферийн даралт), p1 нь тохируулгын даралт; Хэрэв дээд хоолойг нүүлгэн шилжүүлсэн бол (жишээ нь P2 = тэг) P1 нь үнэмлэхүй даралт бөгөөд багаж нь барометр болно.
Мөнгөн ус, ус, тосыг янз бүрийн даралт хэмжигч загварт ашигладаг боловч мөнгөн усыг барометрийн зорилгоор үргэлж ашигладаг; Түүний нягт нь ус эсвэл тосноос 13 дахин их байдаг тул багана илүү богино байх шаардлагатай. Агаар мандлын даралтыг хэмжихэд ойролцоогоор 0.75 м. Мөнгөн усны нягт нь бусад шингэнтэй харьцуулахад илүү тогтвортой байдаг.
Уян элементийн хэв гажилтаар вакуум хэмжилт.
Деформацийн элемент дээр дарах үед энэ нь хөдөлнө. Даралт мэдрэгчийг бий болгохын тулд нүүлгэн шилжүүлэлт нь материалын уян хатан хязгаарт үлдэхийн тулд хангалттай бага байх ёстой, гэхдээ хангалттай нарийвчлалтайгаар илрүүлэхэд хангалттай. Тиймээс бага даралттай үед нимгэн, уян хатан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашигладаг бөгөөд өндөр даралттай үед илүү хатуу хэсгүүдийг ашигладаг. Хазайлтыг тодорхойлох хэд хэдэн арга байдаг. Эдгээр нь механик арматураас эхлээд заагчийн харагдахуйц хазайлт үүсгэдэг, электрон илрүүлэх аргууд хүртэл байдаг.
Доор жагсаасан багаж хэрэгсэлд бүх төрлийг оруулаагүй боловч үйлдвэрлэлд түгээмэл хэрэглэгддэг хэрэгслүүд багтана.
Диафрагмууд
Хатуу сууринд бэхлэгдсэн мембран нь талуудын хооронд даралтын зөрүү байгаа тохиолдолд хүч үйлчлэх болно. Диафрагмыг дугуй хэлбэртэй болгох нь илүү хялбар боловч бусад хэлбэрийг хийх боломжтой. Энэ ялгаа нь диафрагмыг төв хэсэгт хамгийн их хазайлтаар хазайлгахад хүргэдэг бөгөөд энэ хазайлтыг янз бүрийн механик болон электрон мэдрэгч ашиглан хэмжиж болно. Төвийн хазайлтаар диафрагмын гадаргуу нь мөн стресст ордог бөгөөд нэг талаас гадна ирмэгийн эргэн тойронд шахалтын дарамт, диафрагмын төв хэсгийн эргэн тойронд суналтын хүчдэлийг харуулж чадна. Энэхүү стрессийн тохиргоог стратометр ашиглан илрүүлж, энэ мэдээллээс вакуумыг тооцоолж болно.
Капсул. Үндсэндээ капсулууд нь гаднах ирмэг дээр холбогдсон хос диафрагмуудаас бүрддэг. Нэг нь төвлөрсөн холбох хэрэгсэлтэй байх ба түүгээр дамжуулан даралт хийх ба нөгөө диафрагмын төвийн хөдөлгөөнийг эхнийхтэй харьцуулахад зарим төрлийн мэдрэгчээр тодорхойлно. Цувралаар ажиллаж буй хоёр диафрагмын үйлдэл нь хазайлтыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх ёстой нь тодорхой байна.
Хөөрөг. Хөөрөг ба капсул хоёрын хооронд тодорхой ялгаа байхгүй боловч хөөрөг нь ихэвчлэн хэд хэдэн хэсгүүдийг цувралаар овоолсон байдаг бөгөөд ерөнхийдөө хөөрөг нь диаметртэй харьцуулахад бага байдаг. Хөөрөг нь хоолойноос эргэлдэж, даралтын дор үүссэн, эсвэл гагнасан элементүүдээс үүсдэг.
Бурдон хоолой
Төрөл бүрийн загварууд байдаг боловч ердийн хэлбэр нь уртын дагуу муруйсан зууван хөндлөн огтлолтой хаалттай хоолой юм. Хоолой нь даралттай үед шулуун болох хандлагатай байдаг бөгөөд мэдрэгч нь энэ хөдөлгөөнийг илрүүлдэг. Тэдгээрийг өргөн цар хүрээтэй, мөн хэмжигч, үнэмлэхүй болон дифференциал горимд ажиллахаар төлөвлөж болно. Энгийн "С" хэлбэртэй, мушгиа, мушгиа хэлбэртэй байдаг. Цахим төгсгөлийн хөдөлгөөнийг илрүүлэх нь кварцын мушгиа төхөөрөмжид ихэвчлэн ашиглагддаг.
Дулаан дамжилтын хэмжилтээр вакуум хэмжилт
Вакуумыг хэмжихийн тулд халуун утаснаас хийн дамжуулагчийн энергийг ашиглаж болно. Дулаан нь утастай молекулын мөргөлдөөнөөр хийд дамждаг, өөрөөр хэлбэл. дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, дулаан дамжуулах хурд нь хийн дулаан дамжилтын илтгэлцүүрээс хамаарна. Тиймээс эдгээр багажийн нарийвчлал нь хийн найрлагаас ихээхэн хамаардаг. Молекулын урсгалтай гүний вакуум бүсэд (Кнудсений тоо 3-аас их, Кнудсений тоо = дундаж чөлөөт зам / системийн шинж чанар) дулаан дамжуулалт вакуумтай пропорциональ байна. Молекулын тоо нэмэгдэхийн хэрээр хий нь нягт болж, молекулууд хоорондоо илүү олон удаа мөргөлдөж эхэлдэг. Шилжилтийн урсгал гэж нэрлэгддэг энэ бүсэд (эсвэл гулсалтын урсгал, 0.01<число Кнудсена <3) простая пропорция теплоотдачи к давлению не действительна. При еще более высоких давлениях (число Кнудсена <0,01) теплопроводность практически не зависит от него. Здесь конвекционное охлаждение горячих поверхностей обычно является основным источником теплообмена.
Пирани вакуум хэмжигч
Утасны дулааны алдагдлыг (ихэвчлэн 5-аас 20 мкм) утсыг халааж, эсэргүүцлийг нь хэмждэг Wheatstone гүүрний хэлхээг ашиглан шууд бусаар тодорхойлж болно. Халаасан элементийн хоёр үндсэн төрөл байдаг. Уламжлалт бөгөөд илүү нийтлэг тохиргоо нь хэмжих толгойд өлгөөтэй нимгэн металл утаснаас бүрдэнэ. Өөр нэг тохиргоо бол цагаан алт гэх мэт нимгэн металл хальсаар бүрсэн цахиураар хийгдсэн микро машин бүтэц юм. Ердийн тохиргоонд нимгэн металл утсыг хэмжих толгойн цахилгаан тусгаарлагчтай дор хаяж нэг талаас нь түдгэлзүүлж, хийтэй харьцдаг. Утасны хувьд вольфрам, никель, иридиум эсвэл цагаан алт хэрэглэж болно. Утас нь цахилгаанаар халааж, дулаан дамжуулалтыг цахим хэлбэрээр хэмждэг. Тогтмол температурын арга, тогтмол хүчдэлийн гүүр, тогтмол гүйдлийн гүүр гэсэн гурван ерөнхий арга байдаг. Эдгээр бүх аргууд нь утасны температурыг эсэргүүцлээр нь шууд бусаар хэмждэг. Пирани мэдрэгчийг ашиглах гол сул тал нь хийн найрлагаас ихээхэн хамааралтай, хязгаарлагдмал нарийвчлал юм. Пирани мэдрэгчийн давтагдах чадвар нь ноцтой бохирдол үүсэхгүй бол ерөнхийдөө маш сайн байдаг. Пирани мэдрэгчийн вакуум хэмжилтийн хүрээ нь ойролцоогоор 10-2 Па-аас 105 Па хүртэл байдаг боловч хамгийн сайн гүйцэтгэлийг ихэвчлэн ойролцоогоор 0.1 Па-аас 1000 Па хооронд авдаг.
Вакуум хэмжих иончлолын мэдрэгч
Систем дэх вакуум нь ойролцоогоор 0.1 Па (10-3 мбар) -аас бага байх үед диафрагмын хазайлт, хийн шинж чанарыг хэмжих, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр гэх мэт аргаар вакуум хэмжих шууд аргуудыг ашиглах боломжгүй болсон. Одоо байгаа хийн молекулуудын тоог үндсэндээ тоолох, өөрөөр хэлбэл вакуум гэхээсээ илүү нягтралыг хэмждэг аргуудыг ашиглах шаардлагатай. Хийн кинетик онолоос T температуртай өгөгдсөн хийн даралт p нь тэгшитгэлээр дамжуулан n тооны нягттай шууд хамааралтай (идеал хийн хязгаарт):
Энд c нь тогтмол байна. Тооны нягтыг хэмжих хамгийн тохиромжтой аргуудын нэг бол хийн молекулуудыг ионжуулж, дараа нь ионуудыг цуглуулах арга юм. Ихэнх практик вакуум мэдрэгч нь иончлолд хүрэхийн тулд дунд зэргийн энергийн электронуудыг (50 эВ-ээс 150 эВ) ашигладаг. Үүссэн ионы гүйдэл нь вакуумтай шууд холбоотой тул шалгалт тохируулга хийх боломжтой. Сүүлийн мэдэгдэл нь зөвхөн хязгаарлагдмал даралтын мужид үнэн бөгөөд энэ нь төхөөрөмжийн ажиллах хүрээг тодорхойлно. Хийн нягт нь ион үүсэх нь хийн доторх саармаг хийн молекулууд эсвэл чөлөөт электронуудтай харилцан үйлчлэлцэх өндөр магадлалтай тул ион нь өөрөө саармагжиж, ионууд руу хүрч чадахгүй байх үед даралтын дээд хязгаарт хүрнэ. Коллектор, ердийн лабораторийн систем эсвэл үйлдвэрлэлийн байгууламжид практик зорилгоор үүнийг 0.1 Па (10 -3 мбар) гэж авч болно.
Хэмжилтийн толгой эсвэл хэмжих электроникийн цахилгаан гүйдэл нь хэмжиж буй ионы гүйдэлтэй харьцуулах боломжтой болсон эсвэл өөр физик нөлөө (гадны рентген туяаны нөлөөлөл гэх мэт) гүйдэл үүсгэх үед хэмжүүрийн вакуумын доод хязгаарт хүрнэ. энэ хэмжээ гарч ирнэ. Энэхүү гарын авлагад дурдсан ихэнх мэдрэгчийн хувьд эдгээр хязгаар нь 10 -6 Па (10 -8 мбар) -аас бага байна.
Иончлолын шалгалт тохируулгын үндсэн тэгшитгэл нь:
Ic - ионы гүйдэл K - хийн молекулыг ямар ч аргаар ионжуулах магадлал ба үүссэн ионыг цуглуулах магадлалыг агуулсан тогтмол n - хийн молекулын тооны нягт Ie - ионжуулагч электроны гүйдэл.
Хийн молекулыг ионжуулах магадлал нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг тул иончлолын мэдрэгч нь янз бүрийн төрлийн хийн мэдрэмжийн өөр өөр утгатай байх болно. Ихэнх практик вакуум мэдрэгч нь хийн молекулуудыг ионжуулахын тулд электрон өдөөлтийг ашигладаг бөгөөд үүнийг халуун утсан утаснаас электронуудыг "буцалж" ямар нэгэн төрлийн электрон коллекторт татах замаар хийж болно. Дараа нь ионууд коллектор руу татагдана. Харамсалтай нь хийн молекулыг электроноор ионжуулах магадлал нь ердийн хэмжээтэй хэмжигчээр нэг дамжуулалтанд маш бага тул электрон замын уртыг нэмэгдүүлэх, улмаар аль нэг электрон ион үүсгэх магадлалыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай болдог.
Хоёр аргыг өргөн ашигладаг. Халуун катодын калибровкийн иончлолын мэдрэгч дээр халуун утаснаас үүссэн электронууд нь маш нарийн утсаар хийгдсэн сүлжээнд, эерэг цахилгаан потенциалаар татагддаг. Торон нээлттэй байгаа тул электрон утас цохихгүйгээр тороор дамжин өнгөрөх магадлал маш өндөр байдаг. Сүлжээг сөрөг цахилгаан потенциалтай дэлгэцээр хүрээлсэн бол электрон энэ дэлгэцээр тусах ба сүлжээнд буцаж татагдах болно. Энэ үйл явц нь электрон эцэст нь сүлжээнд хүрэхээс өмнө олон удаа тохиолдож болно. Үүний үр дүнд маш урт электрон траекторийг бага хэмжээгээр хийж болно. Үүний эсрэгээр ионууд коллектор руу шууд татагддаг.
Хүйтэн катодын иончлолын чийдэн нь халуун судалтай бөгөөд цахилгаан болон соронзон орны хослолыг ашигладаг. Аливаа электрон эерэг цэнэгтэй анод дээр цугларахаасаа өмнө соронзон хүчний шугамыг тойрон эргэлддэг. Үнэн хэрэгтээ замын урт нь маш урт бөгөөд иончлолын магадлал нь маш их байх тул ион коллектороор ионуудыг ялгарах бүсээс хурдан гаргах тохиолдолд өөрөө өөрийгөө тэтгэх хийн ялгадас үүсэх болно.
Вакуум хэмжих төхөөрөмжийг сонгох
Вакуум төхөөрөмжийг сонгох, тохирох нийлүүлэгчийг тодорхойлохын өмнө сонгох шалгуурыг тогтоох нь чухал юм. Эдгээрт олон хүчин зүйл багтах бөгөөд энэ хэсэг нь боломжит хэрэглэгчдэд сонголт хийхэд нь туслах зорилготой юм.
Вакуум хэмжилтийн гүн
Байгаль орчны шинж чанар
Гадаад орчин
Төхөөрөмжийн физик шинж чанар
Ашиглалтын төрөл
Аюулгүй байдал
Суурилуулалт, засвар үйлчилгээ
Дохионы хувиргалт