漏孔、漏率及其表征單位和氣流特性
漏孔、漏率及其單位
真空技術中所指的漏孔,由于尺寸微小、形狀復雜、形式多樣(如圖1所示),無法用幾何尺寸表示其大小。所以一般用等效流導或漏氣速率(簡稱為漏率)表示漏孔的大小。
圖1:各種漏孔的形式
用漏率表示漏孔大小時,如果不加特殊說明,則是指在漏孔入口壓力為1.01×105Pa,出口壓力低于1.33×103Pa,溫度為296士3K的標準條件下,單位時間內流過漏孔的露點溫度低于248K的空氣的氣體量。
漏率的單位是帕斯卡×立方米/秒,記為Pam3/s。為了方便,有時用帕斯卡×升/秒,記為PaL/s。
最大容許漏率
真空系統漏氣是絕對的,不漏氣是相對的在真空檢漏技術中所指的“漏”是和最大容許漏率的概念聯系在一起的。
對于動態真空系統,只要其平衡壓力能夠達到所要求的真空度,這時即使存在著漏孔,也可以認為該系統的漏率是容許的,該情況下系統的漏率稱為最大容許漏率。動態真空系統的最大容許漏率qLmax應滿足
qLmax≤1/10PwS (1)
式中Pw----系統工作壓力 S----系統的有效抽速
對于靜態真空系統,要求在一定時間內,其壓力維持在容許的壓力以下,這時即使存在著漏孔,同樣叮以認為該系統的漏率是容許的,該情況下系統的漏率稱為最大容許漏率。如果要求在時間t內,容積為V的系統的壓力由p升至pt,則其最大容許漏率qLmax應滿足
qLmax≤(pt-p)V/t (2)
各種真空設備的最大容許漏率可參考表1確定。
表1:各種真空設備最大容許總漏率
漏孔的氣流特性
氣體流經漏孔的過程是很復雜的,可能包含有粘滯流、過渡流及分子流三種流動狀態。主導流動狀態與漏孔的幾何尺寸、氣體的種類、漏孔兩端的壓力及環境溫度有關。設環境溫度T=296K,入口壓力p2=1.01×105Pa,出口壓力p1《p2,漏孔長L,直徑d的均勻圓截面導管型漏孔,其對空氣的漏率及可視流動狀態見表2。
表2:理想圓管對空氣的漏率及流動狀態