物理化学实验(压力)全解.ppt

二、压力的测量与控制 2.油封机械泵 ＃油泵种类 —— 油泵分为定片式、旋片式和滑阀式三种。 定片式油泵抽速较小，但结构简单易检修。 旋片式油泵又有单级和双级两类，如2X型/2XQ型，其中X代表旋片式，2代表双级，Q代表加了气镇装置，型号之后的数字代表泵的抽气速率(升/秒)，如2X-30表示双级旋片式真空泵，抽气量为30升/秒。旋片式油泵不仅单独可作为真空泵使用，还通常作为获得高真空的前级泵。 滑阀式油泵(2H系列)多用作前级泵。 二、压力的测量与控制 ＃旋片式油泵排气原理 油泵的抽气原理都是基于气体的压缩和膨胀。旋片式油泵有一个青铜或钢制的圆形定子 1， 定子内有一个钢制的实心圆柱转子 3。 转子偏心地装在定子腔壁上方，分隔 了进气口和排气口，并起气密作用。 旋片 2 横嵌在转子圆柱体的直径上， 由两个翼片A和B及弹簧4构成，两个 翼片是被夹在它们中间的弹簧压紧。 两个翼片将定子和转子间的空间分成 三部分。 1.定子；2.旋片；3.转子； 4.弹簧；5.进气口；6.出气口 二、压力的测量与控制 当旋片在(a)所示的位置时，气体由待抽空的容器经过进气管C进入空间A；当翼片S随转子转动达到(b)所示的位置时，空间A增大，气体进入泵中，当继续转到(c)所示的位置时，翼片S’将空间A与进气管C隔断；待转到(d)所示的位置时，空间A中的气体从排气管D排出。转子如此周而复始地转动，两个翼片所分隔的空间不断地吸气和排气，达到抽空的目的。 旋片式机械真空泵的抽气过程示意图 二、压力的测量与控制 旋片式(油封)机械真空泵的压缩比可达700:1，若待抽气体中含有水蒸气或其他可凝性气体，当气体被压缩时，蒸气就可能凝结成小液滴混入泵内的机油中，这样，一方面破坏了机油的密封与润滑作用，另一方面，小液滴随油在泵中循环，把一些污染的液体带到低压区，液体在低压区 蒸发，从而限制了泵可达到的真空度。为 解决此问题，通常是在泵内排气阀附近设 一个气镇空气进入的小口，在被压缩气体 中掺入一定量的空气，使之在较低的气体 压缩比时(可凝性气体尚未凝结)可顶开排 气阀门将含可凝性气体的气体排出。 7.内腔气体出口(通过泵油) 8.真空泵油 二、压力的测量与控制 单级泵能达到的极限压力一般约为 1.33~0.133 Pa，双级泵的极限真空可达 0.0133Pa左右。当进气口压力较高时， 后级泵体Ⅱ所排出的气体可顶开排气阀 1，也可进入通道3。当进气口压力较低 时，泵体Ⅱ所压缩的气体全部经通道 3 被泵体Ⅰ抽走，再由排气阀 2 排出。这 就降低了单级泵前后的压差，避免了转子与定子间的漏气现象，从而提高了双级泵的极限真空度。 ＃ 油泵使用注意事项： 1 不能直接用来抽出冷凝性气体如水蒸气，挥发性气体如乙醚或腐蚀性气体如氯化氢等。若要应用，则应在泵的进气口前端加接干燥瓶、吸收瓶或冷阱。 1,2.排气阀；3.内通道 二、压力的测量与控制 常用的干燥剂有氯化钙或五氧化二磷等，吸收剂常用固体氢氧化钠等，冷阱常用的致冷剂为固体二氧化碳(-78℃)或液氮(-196℃)。 2 用泵之前应该检查马达的额定电压和接线方法，运转方向和泵油量是否适量。运转时电机温升一般不可超过65℃，不应有异常声音。 3 开泵或停泵前，应使泵先与大气相通，以避免带负载启动或泵油冲入真空系统。(即倒吸) 二、压力的测量与控制 3.扩散泵 扩散泵按泵的工作介质可分为汞扩散泵和油扩散泵，常见的是硅油扩散泵。扩散泵必须以油机械泵作为其前级泵，将其抽出的气体抽走，不能单独使用。 扩散泵的类型很多，构成泵体的材料有金属和玻璃两种。按喷嘴个数有“级”之分，如三级泵、四级泵。 扩散泵是利用一种工作物质高速从喷口喷出，在喷口处形成低压，对周围气体产生抽吸作用而将气体带走。这种工作物质在常压下为液体，并具有极低的蒸气压，用小功率电炉加热就能使其液体汽化，通过水冷却又能使其蒸气液化。 二、压力的测量与控制 扩散泵是利用一种工作物质高速从喷口喷出，在喷口处形成低压，对周围气体产生抽吸作用而将气体带走。 图为三级玻璃扩散泵示意图。泵底部 的蒸发器 2 内盛有一定量的扩散泵油，待 系统被前级机械泵减压到1.33Pa后，电炉8 将扩散泵油加热至沸腾，油蒸气沿中央导 管上升，从伞形喷嘴3,4,5中射出，形成高 速的射流，油蒸气喷射到泵壁上冷凝为液 体回流到蒸发器内。同时体系中的气体分 子被油蒸气挟裹进入射流，从上到下逐级 富集于泵体下部，再被前级泵抽走。 1.泵体；2.蒸发器和扩散泵油 3,4,5.一、二、三级伞形喷嘴 6.冷却水夹套；7.冷阱；8.电炉 二、