和县朔杆装饰设计工程有限公司

    渦輪分子泵壓縮比  式(2-21)表明最大壓縮比要求正向和反向傳輸概率之比應當最大。克魯格和  夏皮羅用蒙特卡洛法計算12和2與葉片角度a、葉片間隔和弦長之比5/b以及葉  片與氣體分子最可幾速度比C=w/√2RT/M的函數(shù)關系見圖2-20,并給出了零流  量條件下單級渦輪葉片的壓縮比的計算值。在s/b≤1.5線段區(qū)域，壓縮比的對數(shù)  值與葉片速度比近似呈線性關系

(222)  exp/v√M  K

aRT  由式(2-22)可以看出，壓縮比與葉片速度vBM2呈指數(shù)關系。對氫、氦等輕  的氣體壓縮比很小，對氬等重的氣體壓縮比大。若葉片速度達到400m/s時，對氬  和氫的速度比分別為1和0,3。此數(shù)值，在圖220(c)a=30°曲線中對應的壓縮比  分別為對氫為1.6,對氬為4。葉片的線速度與葉片半徑、轉子的角頻率呈正比  (vB=ru),葉片端部線速度大，靠近轉子中心，線速度和葉片間隔與弦長之比均  小。從葉片端部到轉軸中心區(qū)域，分子泵的壓縮比逐漸降低。因此設計分子泵的開  般在半徑的1/3處。渦輪分子泵在零流量的最大壓縮比只發(fā)生在不抽氣  槽深度  的時候，在實際工作時不可能做到。而公式(2-22)給出的壓縮比與葉片速度、幾  何形狀及分子量的指數(shù)關系仍然正確。實測的K值與M平方根關系，示于圖  2-21中。

壓縮比實驗曲線的測試方法是首先將分子泵抽到極限壓力，關掉前級維持泵，  然后將氣體通過節(jié)流閥放入分子泵的前級，逐漸升高前級壓力，測出的前級壓力與
進口壓力之比作為泵的壓縮比。隨著前級壓力不  斷升高，靠近前級的葉片組首先進入過渡流，進  入黏滯流范圍時氣體阻力增大，使轉子的轉速降低，壓縮比迅速降低。渦輪分子泵的壓縮比與前級壓力的關系曲線見圖2-22。壓縮比曲線形狀類似于擴散泵的極限壓力曲線。一般將壓縮比降低20%作為分子泵極限前級壓力，超過極限壓力時，泵的壓縮比迅速衰減。過高的前級壓力(例如突然暴露大氣),可能使相鄰葉片因機械碰撞而損壞

渦輪分子泵抽速  在分子流范圍內，由于入射到泵進氣口的氣

0

10  10

10  體分子數(shù)與分子的熱運動速率成正比，所以，葉

前級壓力  片的凈抽速與碰撞分子的分子量無關，也與壓力
圖2-22渦輪分子泵的壓縮  無關，其最大抽速Smx與泵的特征幾何形狀因素

比與前級壓力的關系曲線  G和葉片圓周速度vB的乘積成正比。

2-23)  max~UBG(中)  最佳設計的渦輪分子泵的抽速大致正比于轉速。采用新型材料，渦輪分子泵的  實測抽速與被抽氣體相對分子質量的關系示于圖223。其對輕氣體的抽速要比重  氣體的抽速稍高一些。渦輪分子泵抽速曲線的高壓端，抽速隨進口壓力升高而降  低。從抽速的平坦部分到前級泵抽速的過渡區(qū)，一般要橫跨三個數(shù)量級(10-5~  10-2Pa)。當入口處壓力升高到氣體分子的平均自由程小于出口葉片盤的葉片之間  1/10間隔時，抽氣性能開始變壞。增大渦輪分子泵前級泵的抽速，可改善渦輪分  子泵在高壓力端的抽速曲線，圖224中曲線I、Ⅱ、Ⅲ分別為配置不同抽速的前  級泵的渦輪分子泵在高壓力端的抽速曲線。一般渦輪分子泵與前級泵組合時，兩者  之間的抽速比K=S分/S前在50~100之間，若用于抽除氫氣，需要配置更大的前  級泵，對于大型渦輪分子泵來說，選用羅茨泵機械泵抽氣級組是最經濟的前級抽  氣系統(tǒng)。
圖25所示為典型的渦輪分子泵抽速曲線，曲線形狀與擴散泵的抽速曲線相  似。分子泵的抽速是由于葉片速度和氣體分子到達并進入葉片間隙的流導的共同作  用所決定的，在分子流范圍內，則抽速有一橫跨將近五個數(shù)量級的平坦部分。對氫  的抽速稍大的原因是由于分子量不同的氣體，在泵的入口葉片的流導和傳輸概率不  同。對于除氫以外的其他氣體，抽速大致相同，因為流導反比于分子量的平方根，  而傳輸概率大致正比于分子量的平方根，使兩者相互抵消

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