产品贴士-真空曲线以及我们能从中能学到什么，Part 1：低真空和中真空

提问：我真空系统中的泵已经开始变旧，抽空需要更长的时间。我最近要求你们为现有抽吸系统提供一种替代解决方案。你们的一位同事向我询问了很多关于我系统的具体细节，最后要求我提供抽真空曲线。到底什么是真空曲线呢？ 我们从中能得出什么呢？

回答：抽空曲线描述真空系统中随时间变化的压力下降趋势。在图解中，X 轴代表时间，Y 轴代表压力。对于真空室和泵的已知几何结构，可以计算出抽空曲线。计算和测量的抽空曲线之间的任何偏差通常提供真空系统中有关问题的信息。这也适用于长时间测量的曲线和参考曲线之间的对比。

背景：参考曲线可以在系统正常运行且启动后没有出现任何问题的情况下进行测量。在这些条件下，在抽空过程中，依据时间的变化对压降进行测量。一般 X 轴代表时间，Y 轴代表压力。测量也可以通过使用系统控制或使用我们的压力计软件包手动进行。

在我们的示例中，通过图 1 您可以看到计算的 100 升真空室的抽空曲线。Duo 65 旋片泵被用作真空泵。我们将该曲线作为比较的标准。

在图 1 中，我们假定泵与真空室直接相连。在图 2 中，我们看到抽空过程中使用柔性波纹软管的影响，波纹软管作为真空室和泵之间的连接件使用。软管长 1000 mm，直径为 40mm。

在大约 1 hPa 以上的压力下，连接的波纹管对抽空时间几乎没有任何影响。但是如果我们想要进一步对真空室排气使其压力降到 0.01 hPa，仅仅由于波纹管的作用，抽空过程将会延长 20%。一种解决方案是缩短连接件的长度或增加管道直径。

流动阻力取决于直线长度，但是直径的三次方或四次方。如有疑虑，作为矫正措施，应该增加管道直径大小而不是缩短连接件的长度。在这种情况下，两条曲线之间的比较显示了管道的影响，并为真空室与泵之间的连接设计提供帮助。

现在我们可以处理运行真空系统的影响。图 3 显示了抽空过程中存在少量水分所造成的影响。

之前已经实现的底压下降超过 100倍，且时间范围似乎变为了无穷大。这个例子似乎是人为构造且极富戏剧性。但事实上，这是来自现有镀膜系统的测量曲线。随着时间的推移，部件和载体都已涂覆。部件的涂层是一个精心控制的过程，以实现具有高黏度和量身定制的摩擦磨损性能的致密层。然而，载体的涂层是一个随机的过程，这导致涂层是松散、易碎、低黏度的多层结构。松散多层结构往往容易释放粒子且形成较大的表面积。在随时间推移而建立的这一表面上，大量的水蒸气现在可以聚积，且这些薄薄的吸收层无法用肉眼观察到。抽空所需要的时间并没有突然变长，但是操作过程却会不经意地进行了很长一段时间。

将水蒸气从真空室抽取出来的第一步是将附着在真空室内表面的水蒸汽缓慢地解吸出来。这一特殊表面处理过程比抽空已经处于气相的气体或蒸气要慢很多。

图 3 显示了10 和 1 hPa 之间范围内抽空曲线的变化趋势。这是真空室或其他装置表面水蒸气吸收层的典型变化趋势。该值可能根据介质的蒸汽压或表面易受影响性而发生变化。

例如，如果您使用极易挥发的酒精（如异丙醇）对真空系统进行清洁，那么酒精会挥发的非常快。酒精挥发速度远远大于抽空速度，而且因为有水进入，在图 3 中未发现抽空曲线存在弯曲。来自前级泵的油液和工作液确实会对抽空曲线造成显著影响，并在低于我们示例的压力下出现波峰。这同样适用于水蒸气的解吸，这些水蒸气并非来自一个自由表面，而是来自其他地方，如线圈。图 4 显示了在真空室内部使用薄膜隔热的效果。

实际上，解吸介质就是水蒸气，但是由于对表面附着力比较强且从箔式线圈中释放的速度很慢，所以水汽信号只在低压状态下才出现。在我们的示例中，在高达 75% 的底压下，仅增加 10 cm2 的箔绝缘就会导致抽空时间延长。除了绝缘箔，真空中的电缆护套或其他塑料制品可显示类似的效果。

所以在您引进新泵之前，一定要对抽空曲线进行分析。通过观察参考曲线和测量曲线之间的偏差，往往一眼就能看出问题所在。对抽空曲线的详细分析提高对所涉及过程的认识，并为解决问题提供基本方法。

当水分渗入到系统中后，所用部件的外部干燥或对真空室进行清洁，比起引进较大的泵，往往能够更好地实现抽空时间的目标值。特别是，在高真空环境下的腔室表面处理是可实现极限压力的最重要参数之一。下个月，在该贴士的第二部分，我们将分析高真空下的抽空曲线。

您是否有问题需要我们针对月度小贴士再作解答呢？如果是这样，您告知我们。(info@pfeiffer-vacuum.cn)

我们非常乐于帮助您针对某些特定的应用来优化您的真空解决方案—请随时向我们提问：http://www.pfeiffer-vacuum.com/contact