hanfodion technoleg gwactod

hanfodion technoleg gwactod

Yn 1643, dangosodd ffisegydd Eidalaidd torricelli yr arbrawf pwysedd atmosfferig enwog, gan ddatgelu bodolaeth cyflwr ffisegol "gwactod" ar gyfer bodau dynol. Yn y canrifoedd canlynol, yn enwedig ar ddechrau'r 20fed ganrif, datblygodd technoleg gwactod yn gyflym ac fe'i defnyddiwyd yn eang mewn meysydd milwrol a sifil. Yn yr un modd, mae technoleg gwactod hefyd yn sail i baratoi ffilm tenau. Mae bron pob deunydd ffilm denau yn cael ei baratoi mewn gwactod neu ar wasgedd atmosfferig isel. Felly, yn y bennod hon, byddwn yn cyflwyno rhywfaint o wybodaeth sylfaenol am wactod, caffael dan wactod a mesur llwch.

Yn gyntaf, y wybodaeth sylfaenol am wactod

Un, Uned o wactod

Gellir rhannu cyswllt dynol â'r gwactod yn ddau fath yn fras: un yw bodolaeth gwactod gofod, sef y "gwactod naturiol"; Y llall yw'r gwactod a geir drwy bwmpio nwyon o gynhwysydd â phwmp dan wactod. Fe'i gelwir yn "wactod artiffisial". Gelwir gwactod o unrhyw fath yn wactod pan fo pwysedd nwy yn llai nag un atmosffer mewn lle penodol. Yn aml, gelwir cyflwr y gofod heb unrhyw nwy yn wactod llwyr. Yn yr ystyr gyffredinol, nid yw "gwactod" yn golygu "does dim byd". Ar hyn o bryd, mae cannoedd o foleciwlau fesul centimetr ciwbig o gyfaint, hyd yn oed ar y pwysedd isaf posibl gyda'r technegau paratoi gwactod mwyaf datblygedig. Felly, pan fyddwn yn siarad am wactod, rydym yn golygu cyflwr gwactod cymharol. Yn nhermau technoleg gwactod, defnyddir y term "gwactod" a'r term "pwysedd" yn aml i fynegi graddfa'r gwactod mewn gofod penodol, ond dylid gwahaniaethu rhwng eu hystyr corfforol. Mae pwysedd is mewn gofod yn golygu gwactod uwch, tra bod gofod pwysedd uwch yn golygu gwactod is.

Mae un o'r unedau pwysedd cynharaf a ddefnyddir fwyaf, y mercwri milimetr (mmHg), yn mesur y gwactod yn uniongyrchol drwy fesur ei hyd. Yn enwedig wrth ddefnyddio amseriad niwmatig torricelli, mae'r mesurydd fel mesur pwysedd yn fwy sythweledol. Ond yn 1958, er cof am torricelli, defnyddiwyd "Torr" yn lle MMHG. 1 torr yw'r pwysau fesul ardal uned o 1 MMHG o MMHG yn y cyflwr safonol, wedi'i fynegi fel 1 torr = 1 MMHG. Yn 1971, penderfynodd cynhadledd fetroleg ryngwladol "PASCAL" yn ffurfiol fel yr uned ryngwladol o bwysedd nwy, 1Pa = 1 N / m2 7.5 10-3torr. Mae Tabl 1-1 yn dangos yr unedau pwysedd a ddefnyddir yn gyffredin mewn technoleg gwactod gyfredol a'u cysylltiadau trosi.

Cysylltiadau trawsnewid 1-1 nifer o unedau pwyso

Dau. Rhannu rhanbarthau gwactod

Er mwyn astudio'r gwactod a'i wneud yn gyfleus i'w ddefnyddio'n ymarferol, caiff y gwactod ei rannu'n aml yn yr ardaloedd canlynol yn unol â gwahanol nodweddion ffisegol pob amrediad pwysedd:

Gwactod garw: 1 x 105 ~ 1 x 102 Pa
Gwactod isel: 1 x 102 ~ 1 x 10-1pa
Gwactod uchel: 1 x 10-1 ~ 1 x 10-6pa
Gwactod uwch-uchel: <> x 10-6pa

Mae priodweddau symudiad moleciwlaidd nwyon mewn gwahanol ranbarthau o wactod yn wahanol. O dan wactod garw, mae'r gofod nwyol yn gyflwr atmosfferig, ac mae'r moleciwlau yn dal yn bennaf mewn mudiant thermol, ac mae'r gwrthdrawiadau rhwng moleciwlau yn aml iawn. Gwactod isel yw trawsnewid llif moleciwlau nwy o gyflwr llif gludiog i gyflwr moleciwlaidd. Pan gyrhaeddir y gwactod uchel, mae llif moleciwlau nwy wedi dod yn llif moleciwlaidd, ac mae'r gwrthdrawiadau rhwng moleciwlau nwy a muriau cwch yn bennaf, ac mae nifer y gwrthdrawiadau'n cael eu lleihau'n fawr. Ar wactod uchel iawn, mae llai o foleciwlau yn y nwy, mae bron dim gwrthdrawiadau rhwng moleciwlau, ac mae llai o siawns i foleciwlau wrthdaro â'r wal.

Tri. Gostwng a diystyru nwyon yn ôl solidau

Mewn technoleg dan wactod, ceir amrywiaeth o nwyon yn aml, ac mae ffenomen arsugniad a dihaintiad y nwyon hyn ar yr arwyneb solet yn gyffredin iawn, sydd o arwyddocâd mawr ar gyfer technoleg gwactod uchel, yn enwedig technoleg gwactod uwch-uchel. Er enghraifft, er mwyn gwella'r radd dan wactod yn y tiwb, mae angen i'r rhannau gael eu torri o flaen llaw. Y broses hon yw proses y moleciwlau nwy ar y diystyriad wyneb solet. Gyda'r nwy yn cael ei ddiystyru, bydd rhywfaint o wactod yn cael ei ffurfio yn y cynhwysydd. Yn ogystal, yn aml mewn offer gwactod, gwneir amryw o bympiau arsugniad trwy ddefnyddio'r egwyddor arsugniad i gael gwactod uchel. Weithiau, defnyddir gallu arswydu nifer fawr o foleciwlau nwy ar yr arwyneb glân hefyd i gael gwactod.

Yr arsugniad nwy fel y'i gelwir yw ffenomen moleciwlau nwy sy'n cael eu dal ar yr arwyneb solet, y gellir eu rhannu'n arsugniad corfforol ac arsugiad cemegol. Nid oes gan ddirmyg corfforol ddetholusrwydd, a gall unrhyw nwy ddigwydd ar yr arwyneb solet, a achosir yn bennaf gan yr atyniad rhwng y moleciwlau. Mae echdynnu yn hawdd i'w ddigwydd yn y nwy sydd wedi ei arswydo'n gorfforol, a dim ond ar dymheredd isel y mae'r arsugniad yn effeithiol. Mae arsugiad cemegol, ar y llaw arall, yn digwydd ar dymheredd uwch. Yn debyg i adweithiau cemegol, nid yw nwy yn hawdd ei ddiraddio, ond dim ond pan fydd atomau ar wyneb nwy a solid yn dod i gysylltiad â'i gilydd i ffurfio cyfansoddion y gellir arsugniad. Dadansoddi nwy yw'r broses wrthdro o arsugniad nwy. Fel arfer, gelwir y broses y mae'r moleciwlau nwy sy'n cael eu hamsugno ar yr arwyneb solet yn cael eu rhyddhau o'r arwyneb solet yn ddiymwadiad nwy.

Mewn technoleg gwactod, mae ffenomen arsugniad a dihaint nwy ar arwyneb solet yn bodoli bob amser. Yn gyffredinol, y prif ffactorau sy'n effeithio ar arsugniad a dihaintiad nwy ar arwyneb solet yw pwysedd nwy, tymheredd solid, dwysedd y nwy sy'n cael ei arsyllu ar arwyneb solet a phriodweddau solid ei hun, fel graddfa llyfnder a glendid arwyneb . Pan fydd tymheredd yr arwyneb solet yn uchel, mae'r moleciwlau nwy yn hawdd i'w diraddio. Yn ogystal â'r effeithiau uchod, mewn rhai pympiau gwactod a mesuryddion dan wactod â ffenomen ïoneiddio, mae graddau amrywiol o amsugno trydan a sganio cemegol, a fydd hefyd yn cyflymu arsugniad solet i nwy. Yn eu plith, mae amsugno trydanol yn cyfeirio at ffurfio ïonau positif ar ôl ďoneiddio moleciwlau nwy. Mae gan ïonau positif weithgarwch cemegol cryfach na moleciwlau nwy niwtral, felly maent yn aml yn ffurfio arsugiad corfforol neu gemegol gyda moleciwlau solet. Mae tynnu cemegol yn digwydd pan fo metelau gweithredol (fel bariwm, titaniwm ac ati) yn wactod-vaporized i ffurfio cyfansoddion â moleciwlau nwy anadweithiol, gan arwain at arsugiad cemegol.

Caffael gwactod adran dau

Cyfeirir yn aml at gaffael gwactod fel “pwmpio dan wactod”, hynny yw, caiff pympiau gwactod amrywiol eu pwmpio allan o'r cynhwysydd nwy, fel bod pwysedd y gofod yn is nag un atmosffer. Ar hyn o bryd, mae'r offer gwactod a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys pwmp gwactod mecanyddol cylchdro, pwmp trylediad olew, pwmp moleciwlaidd cyfansawdd, pwmp arsyllu rhidyll moleciwlaidd, pwmp sychdarth titaniwm, pwmp ïonau pwmpio a phwmp cryogenig. Mae'r tri phwmp gwactod cyntaf yn perthyn i'r pwmp trosglwyddo nwy, hynny yw, trwy anadlu nwy yn barhaus ac allan o'r pwmp gwactod i gyflawni pwrpas gwacáu; Mae'r pedwar pwmp dan wactod olaf yn perthyn i'r pwmp cipio nwy, sy'n fath o ofod sugno nwy a fydd yn cael ei sugno i gyflawni'r radd gwactod ofynnol drwy fanteisio ar yr effaith sugno unigryw o wahanol ddeunyddiau cwympo. Gan fod y rhain yn dal pwmp heb olew fel cyfrwng, ni elwir hefyd yn bwmp olew. Mae Tabl 1-2 yn rhestru ystodau pwysedd gweithredol nifer o bympiau gwactod a ddefnyddir yn gyffredin a'r pwysau cyfyngol sydd ar gael yn gyffredinol. Y pwysau yn y pen draw yw un o'r paramedrau pwysig i gynrychioli perfformiad y pwmp dan wactod. Mae'n cyfeirio at y pwysedd lleiaf pan ddefnyddir y cynhwysydd safonol wrth i'r llwyth a'r pwmp weithio fel arfer o dan amodau penodol am gyfnod o amser ac nid yw'r radd gwactod yn newid mwyach ond yn tueddu i fod yn sefydlog. Mae'r llinellau doredig yn y tabl yn dangos yr ardaloedd y gellir ymestyn y pwmp gwactod pan gânt eu defnyddio ar y cyd â dyfeisiau eraill.

Ystod pwysedd gweithredu tabl 1-2 nifer o bympiau gwactod cyffredin

Fel y gwelir o'r tabl, mae'r pwysau sy'n cynrychioli'r gwactod yn amrywio mewn ystod o fwy na deg gorchymyn maint. Os yw aer yn cael ei bwmpio o'r atmosffer, mae'n anodd cyflawni gradd uchel o wactod gyda dim ond un pwmp dan wactod, hynny yw, ni all pwmp gwactod orchuddio'r amrediad gwaith o bwysau atmosfferig i 10-8pa. Mae dau neu dri phwmp dan wactod yn aml yn cael eu cyfuno i ffurfio system wacáu cyfansawdd i gael y gwactod uchel sydd ei angen. Er enghraifft, mewn system gwactod olew, gellir cael y pwysau o 10-6 ~ 10-8pa trwy ddyfais gyfuno pwmp mecanyddol sêl olew (y ddau bôl) a phwmp trylediad olew. Yn y system di-olew, gellir cael y pwysau o 10-6 ~ 10-9pa gan y pwmp arsugniad + pwmp ïon sputtering + dyfais pwmp sugnimation titaniwm. Weithiau, bydd cymysgedd o olew, di-olew, fel defnyddio pwmp mecanyddol + dyfais pwmp moleciwlaidd cyfansawdd yn gallu cael gwactod uchel iawn. Mae pwmp mecanyddol a phwmp arsugniad o bwysau atmosfferig i ddechrau pwmpio, y cyfeirir ato'n aml fel y "pwmp blaen", a dim ond o'r pwysedd is i ostwng pwmp gwactod pwysedd a elwir y "pwmp eilaidd" y gall y rhain. Bydd yr adran hon yn canolbwyntio ar strwythur ac egwyddor weithio pwmp mecanyddol, pwmp moleciwlaidd cyfansawdd a phwmp cryogenig.

O. Pwmp gwactod mecanyddol gwennol Rotari

Defnydd cyffredinol o symudiad mecanyddol (cylchdroi neu lithro) i gael pwmp gwactod, a elwir yn bwmp mecanyddol. Mae'n bwmp gwactod nodweddiadol a all ddechrau o'r pwysedd atmosfferig. Gellir ei ddefnyddio ar ei ben ei hun neu ei ddefnyddio fel pwmp llwyfan blaen pwmp gwactod uchel neu bwmp gwactod uchel. Oherwydd bod y pwmp hwn yn olew i selio, felly mae'n perthyn i fath olew pwmp gwactod. Mae gan y math hwn o bwmp mecanyddol fel arfer fath o wydr cylchdro, math sefydlog o geiliog a math o falf llithro (a elwir hefyd yn fath o blymiwr), ac ymhlith y rhain mae pwmp mecanyddol y math o wydr cylchdro yw'r un mwyaf cyffredin.

Mae pwmp gwactod cwch Rotari yn olew i gynnal y selio rhwng y rhannau symudol, a thrwy ddulliau mecanyddol, fel bod cyfaint y gofod selio wedi cynyddu o bryd i'w gilydd, hynny yw, pwmpio; Lleihau, gwacáu,, cyflawni'r pwrpas sy'n tynnu nwy allan a gwacáu yn barhaus felly. FIG. 1-1 yw'r diagram strwythur ar gyfer pwmp cwch cylchdro un cam. Mae'r corff pwmp yn cynnwys stator, rotor, ceiliog cylchdro, pibell fewnfa a phibell wacáu yn bennaf. Mae pen y stator yn cael ei selio i ffurfio siambr bwmpio wedi'i selio. Siambr bwmp, â rotor wedi'i gyfarparu'n ecogyfeillgar, yr union gyfwerth â dau gylch arysgrifedig. Mae slot agor yn cael ei agor ar hyd echel y rotor, lle mae dau ddarn o lafnau rotor. Mae rhan ganol y llafnau rotor yn gysylltiedig â gwanwyn, ac mae'r gwanwyn yn gwneud i'r llafnau rotor lithro ar hyd wal fewnol y stator bob amser pan fydd y rotor yn cylchdroi.

Fel y dangosir yn y FIG. 1-1, mae ceiliog cylchdro 2 yn rhannu'r siambr bwmpio'n rhannau A a B. Pan fydd y wagen cylchdro yn cylchdroi yn y cyfeiriad a roddir yn y ffigur, gan fod y pwysedd gofod y tu ôl i'r gwennol Rotari 1 yn llai na'r pwysedd yn y fewnfa aer, caiff y nwy ei sugno drwy'r fewnfa aer, fel y dangosir yn y FIG. 1-2 (A). Mae Ffigur 1-2 (b) yn dangos y toriad ysbrydoliaeth. Ar y pwynt hwn, dechreuodd y pwmp i'r cymeriant mwyaf, nwy gywasgu; Pan fydd y rotor yn parhau i symud i'r safle a ddangosir yn 1-2 (c), mae'r cywasgu aer yn cynyddu'r pwysedd gofod ar ôl y rotor 1. Pan fo'r gwasgedd yn uwch nag 1 atmosffer, mae'r nwy yn gwthio'r falf wacáu i ollwng y nwy. Gan barhau i symud, caiff y rotor ei ddychwelyd i'r safle a ddangosir yn y FIG. 1-1. Mae'r nwyon llosg drosodd ac mae'r cylch nesaf o dderbyn a gwacáu yn ailddechrau. Gall y gwactod yn y pen draw o bwmp cwch cylchdroi un cam gyrraedd 1Pa, tra gall pwmp cwrw cylchdro dau gam gyrraedd 10-2pa.

FIG. Diagram strwythur 1-1 o bwmp cylchdro cylchdro

FIG. Diagram sgematig 1-2 o bwmp cylchdro cylchdro

O ganlyniad i waith pwmp, stator, rotor i gyd wedi'i drochi yn yr olew, ym mhob anadlu, bydd gan gylchred gwacáu ychydig bach o olew i mewn i'r cynhwysydd, felly bydd gofynion olew pwmp mecanyddol yn cael pwysau anwedd dirlawnder isel ac yn sicr iraid, gludedd a sefydlogrwydd uwch.

Dau. Pwmp moleciwlaidd cyfansawdd

Mae pwmp moleciwlaidd yn ddatblygiad mawr o bwmp gwactod mecanyddol cylchdro. Fel y pwmp mecanyddol, mae'r pwmp moleciwlaidd hefyd yn bwmp trosglwyddo nwy, ond pwmp di-olew ydyw, gellir ei gyfuno â'r ddyfais pwmpio blaen, er mwyn cael gwactod uwch-uchel. Ar hyn o bryd, gellir rhannu pwmp moleciwlaidd yn bwmp tyniant (pwmp pwysedd), pwmp moleciwlaidd tyrbin a phwmp moleciwlaidd cyfansawdd dri chategori. Yn eu plith, mae'r pwmp tynnu yn y strwythur yn fwy syml, yn gyflym, ond mae'r gymhareb cywasgu'n fawr; Gellir rhannu pwmp moleciwlaidd Turbo yn fath llafn "agored" a math llafn sy'n gorgyffwrdd. Mae hen gyflymder cylchdroi'n uchel, mae cyflymder pwmpio yn fwy hefyd, mae'r maen prawf olaf gyferbyn. Mae'r pwmp moleciwlaidd cyfansawdd yn cyfuno manteision capasiti echdynnu uchel y pwmp moleciwlaidd tyrbinau â manteision cymhareb cywasgu mawr y pwmp moleciwlaidd tyniant, a DEFNYDDIO'r rotor cylchdroi uchel i gludo moleciwlau nwy i gael gwactod uwch-uchel. Ffigur 1-3 yw ei ddiagram strwythur.

FIG. 1-3 diagram strwythur pwmp moleciwlaidd

Mae gan y pwmp gyflymder o 24,000 RPM. Y rhan gyntaf yw pwmp moleciwlaidd tyrbo gyda sawl cam o lafnau agored, a'r ail ran yw pwmp moleciwlaidd traction aml-rhigol gyda chyflymder pwmpio o 460L / s a chymhareb cywasgu o 150 pan fo'r cyflymder yn sero.

Tri.   Cwplwm C

Mae pwmp cryogenig yn fath o bwmp sy'n cyddwyso moleciwlau nwy i wireddu pwmpio trwy ddefnyddio'r arwynebedd tymheredd isel islaw 20K. Y pwmp sydd â'r gwactod terfyn uchaf ar hyn o bryd. Fe'i defnyddir yn bennaf mewn systemau gwactod mawr, fel ffiseg egni uchel, paratoi deunyddiau trawiadol, gorsaf efelychu gofod awyrofod, ac ati. Pwmp cryogenig a elwir hefyd yn bwmp cyddwyso, pwmp cryogenig. Yn ôl ei egwyddor weithio, gellir ei rannu'n bwmp arsugniad cryogenaidd, pwmp cyddwysiad cryogenig, pwmp cryogenig peiriant cryogenig. Mae'r ddau bwmp cyntaf yn defnyddio hylif cryogenig yn uniongyrchol (nitrogen hylifol, hylif heliwm, ac ati) ar gyfer oeri, mae'r gost yn uchel, fel arfer dim ond fel modd ategol o bwmpio; Pwmp cryogenig o oergell yw pwmp sy'n DEFNYDDIO tymheredd isel dwfn a gynhyrchir gan oergell i dynnu aer. Dangosir ei strwythur sylfaenol yn ffigur 1-4. Mae pen oeri cam cyntaf yr oergell wedi'i gyfarparu â sgrin ymbelydredd a baffl ymbelydredd ar dymheredd o 50-77k, a ddefnyddir ar gyfer anweddiad ac echdynnu anwedd dŵr a charbon deuocsid a nwyon eraill. Mae'r plât oer dwfn wedi'i osod ar y pen oer ar lefel ail gyda thymheredd o 10-20k. Gall yr arwyneb metel llyfn ar flaen y plât dynnu nwyon fel nitrogen ac ocsigen, tra gall y carbon actifadu ar yr ochr arall amsugno nwyon fel hydrogen, heliwm a neon. Gellir cyflawni diben cael gwared ar bob math o nwyon drwy'r pen oer yn y ddau begwn, er mwyn cael y cyflwr gwactod uchel iawn.

Pwmp cryogenig fel pwmp dal, y gellir ei ddefnyddio i ddal amrywiaeth o nwyon niweidiol neu fflamadwy a ffrwydrol, ei wneud yn anwedd ar y plât oeri, er mwyn cyflawni pwrpas pwmpio. Fodd bynnag, ar ôl cyfnod o amser, bydd cynhwysedd gwacáu tymheredd y pwmp cryogenig yn cael ei leihau, felly rhaid iddo fod yn driniaeth “atgynhyrchiol”, hynny yw, cael gwared ar haen anwedd tymheredd isel. Rhaid i adfywio ddilyn y gofynion canlynol:

(1) unwaith y bydd y broses adfywio wedi dechrau, rhaid ei chlirio'n llwyr. Mae hyn oherwydd y bydd y gwres lleol yn achosi i lawer o anwedd dŵr cyddwys ar y plât darian gael ei drosglwyddo i'r plât lleddfu cryogenig mewnol, gan niweidio gallu'r pwmp cryogenig yn ddifrifol.
(2) yn ystod adfywio, dylid anweddu'r haen anwedd yn sefydlog, a rhaid i'r pwysedd nwy yn y system beidio â bod yn fwy na'r gwerth caniataol. Fel arall, pan fydd hydrogen yn cael ei dynnu, megis nwy fflamadwy a ffrwydrol, unwaith y bydd yn gollwng i'r aer, bydd risg ffrwydrad.
(3) yn ystod yr adfywiad, bydd yr hydrocarbon o'r pwmp cam blaen yn cael ei atal yn llym rhag mynd i mewn i'r pwmp cryogenig i halogi'r arwyneb sugno, felly bydd yr amser echdynnu mor fyr â phosibl.

FIG. Diagram diagram 1-4 o strwythur pwmp cryogenig

Mesur gwactod adran tri

Mae mesuriadau llwch yn cyfeirio at fesur uchder gwactod mewn man penodol gydag offer a dyfeisiau penodol. Gelwir yr offeryn neu'r ddyfais hon yn fesurydd gwactod (offeryn, mesurydd). Mae yna lawer o fathau o fesurydd gwactod, y gellir eu rhannu'n fesurydd llwch llwyr a mesurydd gwactod cymharol yn ôl egwyddor fesur. Mae pob mesurydd gwactod sy'n cael y pwysedd nwy yn uniongyrchol trwy fesur paramedrau ffisegol yn fesuryddion llwch absoliwt, fel mesurydd pwysedd u-fath a mesurydd gwactod math cywasgu. Mae'r paramedrau ffisegol a fesurir gan fesuryddion gwactod o'r fath yn annibynnol ar gyfansoddiad y nwy, ac mae'r mesuriad yn gymharol gywir. Trwy fesur y maint ffisegol sy'n gysylltiedig â'r gwasgedd a chymharu â'r mesurydd llwch absoliwt, gelwir y mesurydd gwactod sy'n cael y gwerth pwysedd yn fesurydd gwactod cymharol, fel mesurydd gwactod gollwng, mesurydd gwactod dargludiad gwres, mesurydd gwactod ïoneiddio, ac ati, sy'n cael ei nodweddu gan gywirdeb mesur ychydig yn wael ac sy'n gysylltiedig â'r math o nwy. Mewn cynhyrchiad gwirioneddol, ac eithrio ar gyfer calibro gwactod, mae'r rhan fwyaf yn defnyddio mesurydd gwactod cymharol. Mae'r adran hon yn bennaf yn cyflwyno'r egwyddor weithio a'r ystod fesur o fesurydd gwactod gwrthiant, mesurydd gwactod thermocouple a mesurydd gwactod ïoneiddio .

Un. mesurydd gwactod gwrthiant

Mae mesurydd gwactod ymwrthedd yn fath o fesurydd gwactod dargludiad gwres, mae'n cael ei ddefnyddio i fesur tymheredd gwifren boeth yn y gwactod, er mwyn cael y radd gwactod yn anuniongyrchol. Yr egwyddor yw bod dargludiad gwres nwy o dan wasgedd isel yn gysylltiedig â'r pwysedd, felly sut i fesur y paramedrau tymheredd a sefydlu'r berthynas rhwng ymwrthedd a phwysedd yw'r broblem i'w datrys gan y mesurydd gwactod gwrthiant.

Dangosir strwythur y mesurydd gwactod gwrthiant yn ffigur 1-5. Y ffilament gwresogi yn y rheoliad yw gwifren twngsten neu blatinwm gyda gwrthiant gwrthiant tymheredd uchel. Pan gaiff ei gynhesu dan wasgedd isel a chryfder uchel, gellir mynegi'r gwres Q a gynhyrchir gan y ffilament fel:

Q = C1 + Q2

Lle mae Q1 yn wres ymbelydredd ffilament, sy'n gysylltiedig â thymheredd y ffilament; Q2 yw'r gwres sy'n cael ei gymryd i ffwrdd gan foleciwlau'r nwy sy'n taro i mewn i'r ffilament, yn dibynnu ar bwysedd y nwy. Pan fydd tymheredd gwifren boeth yn gyson, mae Q1 yn gyson, hynny yw, nid yw gwres ymbelydredd gwifrau poeth yn newid. Mewn cerrynt cyson o'r amodau gwresogi gwifrau, pan fydd pwysedd y system wactod yn cael ei leihau, bydd nifer y moleciwlau o'r nwy yn y gofod i leihau, bydd Q2 yn gostwng, bydd y gwres a gynhyrchir gan y ffilament ar yr adeg hon yn cael ei gynyddu'n gymharol , bydd tymheredd y ffilament yn codi, bydd ymwrthedd y ffilament yn cynyddu, y pwysedd mewn siambr gwactod a bodolaeth perthynas o'r fath rhwng y gwrthiant ffilament P ar ôl -> R i lawr, fel y gellir defnyddio gwrthiant trydanol y ffilament i bennu'n anuniongyrchol pwysau.

FIG. Mesurydd gwactod 1-5 gwrthiant

Mae'r mesurydd gwactod gwrthiant yn mesur gwactod yn yr ystod o 105 ~ 10-2pa. Gan ei fod yn fesurydd gwactod cymharol, mae'r pwysau wedi'i fesur yn dibynnu i raddau helaeth ar y math o nwy, ac mae ei gromliniau graddnodi i gyd ar gyfer nitrogen sych neu aer. Felly, os bydd y cyfansoddiad nwy wedi'i fesur yn newid yn fawr, dylid addasu canlyniadau'r mesur i ryw raddau. Yn ogystal, ar ôl defnyddio mesurydd gwactod gwrthiant am amser hir, bydd y wifren boeth yn symud i sero oherwydd ocsideiddio. Felly, mae angen osgoi cyswllt â'r atmosffer am amser hir neu weithio dan bwysau a chryfder uchel, ac yn aml mae angen addasu'r cerrynt i raddnodi'r sero.

Dau. Mesurydd gwactod ThermoCouple

Ffigur 1-6 yw'r diagram strwythur o fesurydd gwactod thermocouple. Mae'r mesurydd gwactod thermocouple wedi'i gyfansoddi'n bennaf o ffilament gwresogi C a D (gwifren blatinwm) a thermocouple A a B (platinwm-rhodiwm neu gopiwm-nicel-nicel) a ddefnyddir i fesur tymheredd gwifren boeth. Mae'r thermocouple wedi'i gysylltu â'r wifren boeth yn y pen poeth a'r milivoltmeter yn yr offeryn yn y pen oer. Gellir mesur y grym electromotive thermocouple o'r milivoltmeter. Yn ystod y mesuriad, mae'r mesurydd thermocouple wedi'i gysylltu â'r system dan wactod dan brawf, ac mae'r wifren boeth yn gysylltiedig â cherrynt cyson. Yn wahanol i'r mesurydd gwactod gwrthiant, ar hyn o bryd, bydd rhan o'r gwres Q a gynhyrchir gan y ffilament yn gwasgaru yn y dargludiad rhwng y ffilament a'r thermocouple. Pan fydd pwysedd y nwy yn gostwng, mae'r tymheredd ar gyffordd y thermocouple yn cynyddu gyda thymheredd y wifren boeth.

Ffigur 1-6 mesurydd gwactod thermocouple

Mae canlyniadau mesurydd gwactod thermocouple ar gyfer gwahanol nwyon yn wahanol, sydd oherwydd gwahanol ddargludedd thermol amrywiol foleciwlau nwy. Felly, wrth fesur gwahanol nwyon, dylid gwneud rhai cywiriadau. Mae Tabl 1-3 yn dangos y cyfernodau cywiro ar gyfer rhai nwyon neu anweddau.

Tabl 1-3 cyfernodau cywiro ar gyfer nwyon cyffredin ac anweddau

O'r ystod mesur thermocouple gage yn fras 102 ~ 10-1 yf, nid yw mesur y pwysedd yn caniatáu yn rhy isel, mae hyn oherwydd pan fydd y pwysedd is, nwy moleciwlau gwres dargludo gwres i ychydig iawn, ond gan y wifren boeth, thermocouple gwifren rhoddir blaenoriaeth i ddargludiad gwres ac ymbelydredd thermol a achosir gan y golled gwres, ni fydd newid y grym electromotive thermocouple yn cael ei achosi gan y newid pwysau.

Mae gan fesurydd gwactod thermoupwl inertia thermol. Pan fydd gwasgedd yn newid, mae newid tymheredd gwifren boeth fel arfer yn llosgi am beth amser, felly dylai darllen data hefyd oedi am beth amser. Yn ogystal, fel y mesurydd gwactod gwrthiant, mae ffilament gwresogi mesurydd thermocouple hefyd yn wifren twngsten neu wifren blatinwm, a fydd yn drifftio oherwydd ocsideiddio os caiff ei ddefnyddio am amser hir. Felly, dylid addasu'r cerrynt gwresogi yn aml a dylid ail-ddilysu'r gwerth presennol o wresogi.

Mesurydd gwactod tri, ïoneiddio

Mae mesurydd gwactod ïoneiddio yn fesurydd gwactod a ddefnyddir yn eang, sy'n seiliedig ar egwyddor ďoneiddio moleciwlau nwy. Yn ôl y gwahanol ffynonellau o ïoneiddio nwy, gellir ei rannu'n fesurydd gwactod ïoneiddio cathod poeth a mesurydd gwactod ïoneiddio cathod oer. Mae Ffigur 1-7 yn dangos strwythur rheoleiddio'r mesurydd ïoneiddio cyffredinol, sy'n cynnwys tair electr yn bennaf: yr electronau sy'n allyrru ffilament fel yr allyrrydd A, y giât (a elwir hefyd yn gyflymydd) B sy'n cyflymu ac yn casglu electronau yn sydyn, a'r casglwr ïon silindrog C. Os yw'r allyrrydd wedi'i gysylltu â sero botensial, mae'r electrod cyflymu wedi'i gysylltu â photensial positif (cannoedd o foltiau), ac mae'r electrod sy'n casglu yn gysylltiedig â photensial negyddol (sawl degt o foltiau). Mae cae gwrthyrru rhwng B ac C. Egwyddor weithio mesurydd ïoneiddio yw electron allyrru catod poeth, ar ôl polyn cyflymiad, y rhan fwyaf o drydan electronig i gasglwr, yn gwrthod cae rhwng B ac C, mae'r cyflymder symudiad electronig yn cael ei leihau, pan fydd cyflymder yn cael ei ostwng i sero , mae'r electronau i hedfan i B, yn y gofod electronig i ofod B-C, hefyd wedi gwrthod effaith y maes, mae'r cyflymder yn cael ei ostwng i sero, mae wynebau electronig yn hedfan yn ôl i C, symudiad ailadroddus yr electronau yn y B - C gofod, i wrthdaro'n gyson â moleciwlau nwy, gwneud moleciwlau nwy a gynhyrchir gan egni ïoneiddio, roedd electron yn cyflymu'r casgliad yn y pen draw, a chynhyrchir yr ïonau positif gan y casgliad llif ïonau ïoneiddio a dderbynnir yn fawr ac sy'n gwneud yr I +, Ar gyfer rheoliad penodol, pryd mae potensial pob electrod yn gyson, mae gan I + y berthynas linellol ganlynol â llif electronau hy a phwysedd y nwy

I + = kIeP

Ble, k yw cysondeb cymesuredd, sy'n golygu gwerth cyfredol ïonau a geir o dan bwysau electronig cyfredol ac uned, uned yw 1 / Pa, y gellir ei bennu drwy arbrofion. Ar gyfer gwahanol nwyon, mae maint k yn wahanol, ac mae ei amrediad bodolaeth rhwng 4 a 40. Pan fo'r cerrynt allyrru yn gyson, mae'r llif ïonau yn gymesur â phwysau'r nwy yn unig, felly pwysedd y nwy yn y gwactod gellir pennu siambr yn ôl maint y llif ïonau.

FIG. Mesurydd gwactod ïoneiddio 1-7

Ystod fesur y mesurydd gwactod catod poeth cyffredin yw 1.33 10-1 - 1.33 10-5pa, a bydd y berthynas linellol rhwng llif ïonig I + a gwasgedd y nwy yn colli ni waeth a yw'r terfyn mesur yn uwch neu'n is. Pan fydd y pwysedd yn uwch, cynyddwch yn fawr y risg o wrthdrawiad rhwng electron a sawl gwaith moleciwlaidd, oherwydd y potensial cyflymu na photensial ïoneiddio nwy (ychydig foltiau) yn llawer uwch, er mwyn achosi ïoneiddio ïoneiddio nwy a gynhyrchir gan yr electron, felly , bydd yn gwneud i fesur ïoneiddio llif electronau gynyddu'n ddramatig, oherwydd y dwysedd nwy uchel ar yr un pryd, mae'r llwybr di-electron yn fyr, nid yw'r rhan fwyaf o'r gwrthdrawiad i wrthdrawiadau ynni isel, yn gallu achosi ïoneiddio, mae llawer o ffactorau'n arwain at uchel llif ïonau pwysedd ac nid ydynt bellach yn cadw'r berthynas linellol rhwng y pwysedd; Pan fydd y pwysedd yn isel (llai na 1.33 X 10-1 yf), bydd symudiad cyflym yr electronau i fesuryddion cyflym yn cynhyrchu pelydr-X meddal, pelydr-X meddal ac yna tuag at y casglwr ïonau, gall C achosi casglwr photoemission, allyrru electronau, fel nad oes gan yr uwchosodiad llif ïon gwreiddiol unrhyw beth i'w wneud â'r pwysedd yn y gylched mesuriad cerrynt, yr ïon cerrynt (I) + a cholli'r berthynas linellol rhwng pwysedd y nwy, ni fydd y mesurydd ïoneiddio yn gallu i fesur y pwysau mewn siambr gwactod.

Gall y mesurydd gwactod ïoneiddio fesur yn llwyr ac yn barhaus gyfanswm pwysedd y nwy i'w fesur, ac mae'r rheoleiddiwr yn fach o ran maint ac yn hawdd ei gysylltu. Fodd bynnag, mae allyrrydd y rheolydd wedi'i wneud o wifren twngsten. Pan fydd y pwysedd yn uwch na 10-1pa, bydd bywyd y rheoleiddiwr yn cael ei leihau'n sylweddol neu hyd yn oed ei losgi. Pan fydd y system wactod yn agored i'r atmosffer, bydd wyneb mewnol cragen wydr y mesurydd a'r electrodau yn amsugno nwyon, a fydd yn effeithio ar gywirdeb y mesuriad gwactod. Felly, pan fydd y system wactod yn cael ei hamlygu i'r atmosffer am amser hir neu'n cael ei defnyddio am gyfnod o amser, dylid cynnal proses degassing y mesurydd yn rheolaidd.

IKS PVD, gweithgynhyrchu peiriant cotio dan wactod o Tsieina, cysylltwch â: iks.pvd@foxmail.com