§ 8.1.2. Метод двух манометров
Метод двух манометров основан на измерении перепада давлений на элементе с известной проводимостью в соответствии с уравнением (8.1) и применяется для измерения стационарных или медленно изменяющихся во времени газовых потоков.
На рис. 8.1 показана схема измерения производительности и быстроты действия вакуумных насосов методом двух манометров. Поток газа, откачиваемый насосом 5, измеряется по перепаду давления на диафрагме 3 известной проводимости U. Диафрагма установлена в измерительном колпаке 6, рекомендуемые размеры которого показаны на рисунке. Давления pi и pi измеряются соответственно манометрами 2 и 4. Регулировка потока газа осуществляется с помощью натекателя 1, подключенного к вспомогательной вакуумной системе. Рабочее давление вспомогательной вакуумной системы больше, чем основной. Производительность насоса или газовый поток, проходящий через его входной патрубок, рассчитывается по уравнению (8.1), а быстрота откачки
Для расширения пределов измерения проводимость диафрагмы можно изменять непрерывно, например, с помощью конструкции ирисовой диафрагмы, применяемой в фотоаппаратах, или ступенчато, используя поворотные диски с отверстиями различных диаметров.
Для элементов с малой проводимостью вместо отверстий, изготовление которых сопровождается технологическими трудностями обеспечения формы, используют длинный трубопровод — капилляр.
Метод постоянного давления. Схема измерения газового потока методом постоянного давления, использующая жидкостную бюретку, показана на рис. 8.2, а. Давление в измерительном объеме 5 жидкостной бюретки 6
где рв — давление внешней среды; р — плотность жидкости в бюретке; h — разность уровней жидкости в измерительном объеме и внешнем цилиндре бюретки. Если выполняется условие, что р>>pgh, то можно считать, что ризм≈const и требование постоянства давления выполняется. Тогда газовый поток согласно (8.2) определяют по уравнению
здесь Δh и ΔV — изменения уровня жидкости и величины объема измерительного цилиндра бюретки за время Δt; Кб — постоянная бюретки; Кб=лR2изм; Rизм— радиус измерительного объема.
Кран 4 необходим для опускания жидкости в бюретке и повторения экспериментов. Натекатель 3 предназначен для регулирования потока газа. Бюретка обычно заполняется вакуумным маслом, имеющим низкое давление насыщенного пара при комнатной температуре.
Схема измерения газового потока методом постоянного давления, использующая образование газовых пузырей, показана на рис. 8.2, б. При вытекании газа из объема 2 в объем 2 при р2>р1 газовый поток может быть рассчитан по скорости dN/dt возникновения и объему Vn газовых пузырей 4, возникающих в жидкости 3:
Вакуумирование пространства над жидкостью увеличивает чувствительность измерения, так как сопровождается увеличением объема пузырьков.
Примером использования метода постоянного давления является определение газового потока по известному значению быстроты откачки вакуумной камеры S0. Вакуумный насос 1 (рис. 8.2, а) через клапан или диафрагму 2 подключается к откачиваемому объекту 2, давление р в котором измеряется вакуумметром 2. Поток газа регулируется клапаном 4 и натекателем 3.
Быстрота откачки камеры в соответствии с основным уравнением вакуумной техники
где U — проводимость вакуумной системы от насоса до откачиваемого объекта; Sa — быстрота откачки насоса.
Измерения удобно проводить в молекулярном режиме, когда проводимость U зависит только от рода газа и температуры, но не зависит от давления. Нестабильностью быстроты откачки насоса можно пренебречь, если SH>>U; тогда из (8.7) So≈U. Так как S0 = dV/dt, то, согласно (8.2), величина газового потока
© 2008 - 2025 «Тула-Терм»
