Быстроту откачки можно определить для любого сечения трубопровода с потоком газа Q: причем проходящий в 1 сек через сечение труоы ооъ-ем газа измеряется при том давлении, которое существует в этом сечении.
Как уже отмечалось, вакуумная система аналогична электрической цепи (рис. 5). Давление на входе в насос Ps ниже, чем давление в системе Ру, иначе не было бы откачиваемого потока Q; поскольку поток одинаков в любом сечении трубы, то Р и S меняются вдоль трубы, как показано на рис. 5. Следовательно, эффективная быстрота откачки объема системы 5Эфф меньше, чем номинальная быстрота откачки насоса 30. Причина этого — конечная пропускная способность соединительной трубы С. Используя равенства Q=S0PH= ==5Эфф/’г = С'(Рг—Ри), получаем
где S измеряется в литрах в секунду, как и пропускная способность С, хотя последняя величина относится не к сечению трубы, а к ее элементу с конечным падением давления; Р — давление в месте измерения быстроты откачки. Легко видеть, что для диафрагмы S = = с (1 _
\ -Рвх у
Быстроту откачки можно определить так:
Это основное уравнение вакуумной системы характеризует потерю быстроты откачки системы по сравнению с быстротой откачки насоса из-за ограничивающего действия трубы и других промежуточных элементов: диафрагм, ловушек, изломов и т. д.
Из уравнения (49) легко получить предельные случаи. Если пропускная способность трубы велика C^>S0
то потеря 5Эфф мала, 5Эфф = 50 (короткая широкая труба). Если, наоборот, C<^S0, то 5Эфф~С, т. е. если посторонние причины вынуждают применять трубопровод с малой пропускной способностью, то эффективная быстрота откачки слабо зависит от выбора насоса (например, узкие камеры ускорителей). Однако если через трубу с малой пропускной способностью откачивается большой поток газа, то для удаления его целесообразно применять крупный насос, несмотря на уменьшение его эффективной быстроты откачки.
Статические вакуумные системы не имеют насосов, полностью герметизированы и идеально обезгажены. Благодаря этому при отсутствии откачки в них постоянно сохраняется низкое давление, равномерно распределенное по всему объему. Динамические вакуумные системы — это установки с непрерывной откачкой, в которых не удалось полностью устранить источники газов и паров. Обычно газ поступает внутрь системы из-за течей через капиллярные неплотности (QT) и вследст-
вие газовыделения с внутренних поверхностей установки (Qr). Сохранение низкого давления в динамических системах — результат равновесия откачки газа насо-гом (<2нас), газовыделения и натекания Ог + С?т:
Если известны свойства системы (С, QT, Qr) и выбран насос (50), то самое низкое давление (предельный вакуум), достижимое в системе, равно Рпр = (QT + Qr)А$Эфф, причем следует учитывать уравнение (49). Если же, наоборот, задано необходимое рабочее разрежение /’раб, то выбор насоса определяется условием 5эфф= = (Qt + Qf)//’раб-
функции насоса заключаются не только в том, чтобы удалять начальный запас газа непосредственно из объема системы — этот этап откачки заканчивается сравнительно быстро. Высоковакуумная откачка происходит, когда насос удаляет газы, поступающие в результате газоотделения и течей, при этом 2нас><2т + Фг и давление медленно понижается. Основным режимом считается асимптотическое равновесие по уравнению (50) откачиваемого потока газа и потоков газовыделения и натекания, когда предельное давление постоянно, пока работает насос.