ГОСТ Р 54807-2011 (ИСО 21360:2007) Вакуумная технология. Стандартные методы измерения характеристик вакуумных насосов

     5.2 Измерение быстроты действия методом двух манометров

5.2.1 Общие положения

Метод двух манометров применяется для высоковакуумных насосов (измерительная камера должна соответствовать условиям для молекулярного течения) и рекомендуется для небольших потоков газа, где нельзя использовать подходящие анемометры. Диаметр отверстия в измерительной камере адаптируется к предполагаемой быстроте действия испытуемого насоса, чтобы избежать слишком высоких давлений, которые могут вызвать ламинарное течение через отверстие.

5.2.2 Измерительная камера

Измерительная камера - цилиндрической формы, как показано на рисунке 3. Стенка с (изменяемым) круглым отверстием разделяет ее на две части. Необходимо устройство для прогрева, обеспечивающее равномерное нагревание камеры.

1 - патрубок напуска газа; 2 - патрубок напуска газа и точка измерения температуры ; 3 - патрубок для подсоединения вакуумметра и масс-спектрометра; - внутренний диаметр измерительной камеры, м; - толщина стенки в диаметре отверстия, м; , - давления в измерительной камере, Па (или мбар)

Рисунок 3 - Измерительная камера

Диаметр отверстия в тонкой стенке выбирается в соответствии с ожидаемой быстротой действия (<0,1) и должен быть таким, чтобы соотношение давлений и находилось между 3 и 30. Необходимо убедиться, что длина свободного пробега молекул газа в отверстии не меньше двух диаметров отверстия 2.

Удельные величины см. в приложении А.

Для насосов с номинальным диаметром впускного фланца , равным или большим 100 мм, диаметр камеры равен фактическому диаметру впускного фланца.

Для насосов с номинальным диаметром впускного фланца меньше 100 мм диаметр камеры должен соответствовать 100 мм. В этом случае переход к впускному фланцу насоса осуществляется через патрубок с углом конуса 45° в соответствии с рисунком 1.

5.2.3 Экспериментальная установка

Измерительная камера (см. рисунок 4) должна быть чистой и сухой. Для всех высоковакуумных соединений рекомендуются прогреваемые фланцы с уплотнителями.

1 - измерительная камера; 2 - форвакуумный насос; 3 - испытуемый насос; 4 - клапан напуска газа; 5 - клапан напуска газа; 6 - вакуумметр для измерения ; 7 - вакуумметр для измерения ; 8 - вакуумметр для измерения ; 9 - нагревательная рубашка; 10 - прибор измерения температуры

Рисунок 4 - Схема установки элементов для измерения быстроты действия методом двух манометров

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ - Не трогать руками внутренние поверхности. Использовать перчатки во время сборки.

5.2.4 Определение быстроты действия

Тонкая круглая пластина с отверстием разделяет измерительную камеру на две части (см. рисунок 3). Быстрота действия определяется по формуле

,                                                       (5)

где - расчетная проводимость, учитывающая размер отверстия и свойства газа.

Базовые давления и в верхней и нижней частях камеры измеряются после прогревания (см. 5.4) и перед напуском газа. Проводимость отверстия диаметром и толщиной можно рассчитать с помощью формулы

,                                                        (6)

где - поправочный коэффициент (только для ), определяемый как средняя вероятность перехода молекул газа через отверстие.

В формуле используется безразмерная постоянная величина.

Подставив в формулу (6) такие величины, как [8,314 Дж/(моль·К)], [28,97·10 кг/моль] и [293 К (20 °С)], можно получить формулу расчетной проводимости отверстия для воздуха при нормальной температуре

,                                                              (7)