Лабораторна робота №116

2. Середній вакуум - це стан газу, коли частоти зіткнень молекул один з одним і зі стінками посудини приблизно однакові, при цьому

3. Високий вакуум - це стан газу, при якому зіткнення молекул газу зі стінками посудини переважають над взаємними зіткненнями молекул газу, при цьому

При не дуже малих розмірах судини (НЕ пори і не капіляри) ступінь вакуумування можна характеризувати величиною тиску газу. Зв'язок між тиском і середньою довжиною вільного пробігу ясна з табл. 1.

Вакуум широко використовується в сучасній науці, техніці та технології. Наприклад, явище зменшення теплопровідності газів в області високого вакууму застосовується при теплоізоляції. Загальновідомо використання вакууму в електронній техніці, в прискорювачах елементарних частинок, в процесах сушіння, випаровування, дистиляції і т.п. Особливо широко вакуумна техніка застосовується у виробництві надчистих речовин, напівпровідників і мікросхем.

Способи отримання вакууму.

Стан розрядження газів досягається за допомогою вакуумних насосів.

В процесі відкачування використовуються два властивості газів:

здатність займати весь наданий об'єм,

проникнення молекул одного газу між молекулами іншого (взаємна дифузія).

Перше властивість використовується в механічних насосах, друге - в дифузійних.

Принципова схема одного з поширених типів механічних насосів представлена ​​на рис.1.

Насос складається з ц

10 -5 Па) насиченої пари при кімнатній температурі.

Пластини 5 утворюють у внутрішньому обсязі між ротором і корпусом камеру А всмоктування і камеру Б стиснення. Обсяг цих камер при обертанні ротора безперервно змінюється. Причому в той час, коли обсяг камери всмоктування збільшується і відсмоктується газ заповнює її через впускний патрубок 2, обсяг камери стиснення Б зменшується і газ з неї викидається через вихлопної патрубок 10 в атмосферу. Процес через кожні півоберта ротора повторюється.

Насоси подібної конструкції дозволяють виробляти відкачування лише до тиску Р

10 -3 мм рт.ст. Це пояснюється проривом газів в місці зіткнення ротора з циліндричною камерою внаслідок великої різниці тиску. Тому подібні насоси застосовуються для створення низького попереднього вакууму (форвакуум а) і називаються форвакуумнимі.

Для отримання високого вакууму застосовуються дифузійні насоси. Принцип дії такого насоса заснований на тому, що пари будь-якої рідини, вириваючись з великою швидкістю з сопла, забирають з собою продіффундіровавшіе в них молекули відкачуваного газу.

Зворотний потік газу в відсмоктується посудину усувається тим, що викид суміші пара з газом відбувається в область зниженого тиску (в балон попереднього розрідження), створюваного форвакуумним насосом.

Дифузійні насоси дозволяють виробляти розрідження газів до Р = 10 -6 мм.рт.ст.

На рис. 2 зображена схема двоступеневого разгоночное паромасляного дифузійного насоса ММ - 40А. Він складається з корпусу 1, паропроводів 2 і 3 і електронагрівача 4. Корпус насоса являє собою сталевий циліндр, нижня частина якого разом з днищем служить випарником. Корпус забезпечений р

Все масло в випарнику розподіляється за трьома коаксіальним камерам: А - внутрішня камера в циліндрі 3, В - кільцева камера між циліндрами 2 і 3, Д - кільцева камера між циліндром 2 і стінкою корпусу 1. Спочатку у всіх камерах насоса масло має один і той ж складу. При розігріванні легкі його фракції випаровуються, конденсуються на стінках холодильника і стікають в камеру Д. Випаровування в цій камері слабке, так як безперервно надходить охолоджене масло, і, крім того, пари, які вийшли з цієї камери, затримуються манжетами 10. Далі легкі фракції через отвори 0 надходять в камеру В. Тут вони випаровуються і виходять через сопло першого ступеня 8. Таким чином, в центральній кругової камері залишаються найбільш важкі фракції масла, і в сопло другого ступеня 9, найближчим до відкачуваного об'єкту, потрапляють пари то тілько цих важких фракцій, що володіють мінімальним тиском насичених парів рн

Оскільки при роботі насоса відбувається відділення легких фракцій масла за принципом розгону в рідкій фазі, насос називається разгоночное.

Для роботи насоса ММ - 40 А необхідна наявність попереднього розрідження до р

5 · 10 -2 мм рт.ст. Продуктивність насоса 40 л / с при тиску р = 10 -4 мм рт.ст. Граничний вакуум, який досягається насосом, р = 5 · 10 -6 мм рт.ст.

Надвисокий вакуум (р

10 -11 мм.рт.ст. отримують за допомогою молекулярних, електророзрядних або сорбційних насосів в поєднанні з форвакуумнимі насосами і охолоджуваними до - 196 ° С рідким азотом пастками. При цьому потрібно обов'язкове попереднє знегажування вакуумної системи шляхом тривалого прогрівання її до

450 о С при безперервній відкачці.