Быстрота откачки объема и быстрота действия насоса

На рис. 1.11 изображены откачиваемый объект 1, насос 2 и вакуумпровод (трубка) 3. Будем полагать, что вакуумная система не натекает и внутри нее нет газовыделения, температуру газа будем считать постоянной.
До начала работы насоса давление во всей системе (объект, трубка, насос) одинаково и газ в целом остается неподвижным.
При включении насоса начинается перемещение газа из объекта по трубке в насос. Это перемещение обусловлено тем, что работающий насос обладает способностью непрерывно выбрасывать или связывать находящийся в нем газ, на место которого вследствие теплового движения непрерывно поступают новые порции газа из вакуумной системы.
Таким образом, в процессе откачки количество газа в вакуумной системе непрерывно уменьшается, а так как объем системы и температура газа остаются неизменными, то уменьшение количества газа сопровождается понижением его давления в вакуумной системе.

Рис. 1.11. Простейшая вакуумная система:  1 — откачиваемый объект; 2 — насос; 3 — трубка (вакуумпровод); 4 — впускной патрубок насоса; 5 — выпускной патрубок насоса; стрелка указывает направление течения газа

Понижение давления газа при откачке происходит во всей вакуумной системе, но, как показывает опыт, у конца трубки, обращенного к насосу, давление падает быстрее, чем у конца трубки, обращенного к откачиваемому объекту. Следовательно, при откачке вакуумной системы на концах трубки создается разность давлений р1 — р2, где р1 — давление в объекте, р2 — давление у входа в насос (впускное), причем р1 > р2. Разность р1 — р2 можно назвать движущей разностью давлений.
В связи с различием в быстроте снижения давления в откачиваемом объекте и у входа в насос следует различать понятия о быстроте откачки объекта и быстроте откачивающего действия насоса. Быстротой откачки объекта называется объем газа, поступающий в единицу времени из объекта в вакуумпровод при давлении р1 в откачиваемом объекте.
Так как быстрота откачки объекта с изменением давления, вообще говоря, изменяется, то ее значение приходится относить к определенному моменту времени; в следующий момент в связи с изменением давления в объекте быстрота его откачки может принять другое значение. Поэтому для определения быстроты откачки объекта надо брать бесконечно малый промежуток времени dt, в течение которого из откачиваемого объекта в вакуумпровод входит бесконечно малый объем газа dV0 (см. рис. 1.11).
Следовательно, если быстроту откачки объекта обозначить через S0, то по определению

при данном давлении в объекте (р1).
Быстротой откачивающего действия или, короче, быстротой действия вакуумного насоса при данном впускном давлении называется объем газа, поступающий в работающий насос в единицу времени при этом давлении.
Так как быстрота действия насоса с изменением давления, вообще говоря, изменяется, то для выражения быстроты действия насоса также надо брать бесконечно малый промежуток времени dt, в течение которого в насос входит бесконечно малый объем газа dVH, измеряемый при впускном давлении р2 (см. рис. 1.11).
Следовательно, обозначив быстроту действия насоса через SH, можем по определению написать:

при впускном давлении (р2).
По аналогии с величинами S0 и SH можно говорить, что быстрота действия вакуумной системы в любом данном сечении вакуумпровода равна

при давлении р в этом сечении, причем dV является объемом газа, проходящим через сечение вакуумпровода за промежуток времени dt и измеряемым при том же давлении (р).
Размерностью величин S0, SH и S является объем газа в секунду при данном давлении.
Количество газа, проходящее в единицу времени через поперечное сечение вакуумпровода, принято называть потоком газа (в данном сечении).
Для вакуумтехнических расчетов удобно выражать поток газа в единицах рV секунду. Поэтому если давление в данном месте вакуумпровода равно р, а быстрота действия вакуумной системы в том же месте равна S, то произведение pS выразит собой поток газа Q в рассматриваемом месте вакуумпровода:

Точно так же произведение p2S, где р2 — впускное давление насоса, a SH — его быстрота действия, выражает собой поток газа у входа в насос, который иначе называется производительностью насоса при данном впускном давлении.

Расчет времени вакуумирования емкости. Онлайн-калькулятор.