在真空技術中，有一些常用的公式可以幫助我們進行真空計算，了解真空系統(tǒng)的性能和參數。本文將介紹以下幾種常用的公式，并給出一些例子和解釋。

01?玻義爾定律

玻義爾定律是描述理想氣體在恒溫條件下，壓強和體積成反比的定律。它的數學表達式為：

P1V1=P2V2

其中，P1和V1是氣體的初始壓強和體積，P2和V2是氣體的最終壓強和體積。

例如，如果一個容器中有1升的氣體，壓強為1大氣壓（101.3千帕），那么當我們將容器的體積減少到0.5升時，氣體的壓強將增加到2大氣壓（202.6千帕）。

02?蓋·呂薩克定律

蓋·呂薩克定律是描述理想氣體在恒容條件下，壓強和溫度成正比的定律。它的數學表達式為：

P1/T1=P2/T2

其中，P1和T1是氣體的初始壓強和絕對溫度（開爾文），P2和T2是氣體的最終壓強和絕對溫度。

例如，如果一個容器中有1升的氣體，壓強為1大氣壓（101.3千帕），溫度為273K（0℃），那么當我們將容器的溫度升高到546K（273℃）時，氣體的壓強將增加到2大氣壓（202.6千帕）。

03?查理定律

查理定律是描述理想氣體在恒壓條件下，體積和溫度成正比的定律。它的數學表達式為：

V1/T1=V2/T2

其中，V1和T1是氣體的初始體積和絕對溫度，V2和T2是氣體的最終體積和絕對溫度。

例如，如果一個容器中有1升的氣體，壓強為1大氣壓（101.3千帕），溫度為273K（0℃），那么當我們將容器的溫度升高到546K（273℃）時，氣體的體積將增加到2升。

04?平均自由程

平均自由程是指分子在相互碰撞之間所行進的平均距離。它與分子的密度、速率和截面積有關。它的數學表達式為：

λ=K*T/(√(2)*π*d^2*P)

其中，λ是平均自由程，K是玻爾茲曼常數（1.38×10^-23 J/K），T是絕對溫度，d是分子直徑，P是分子壓強。

例如，對于空氣分子，在標準狀態(tài)下（101.3千帕，273K），其平均自由程約為6.6×10^-8 m；而在高真空狀態(tài)下（10^-6 千帕），其平均自由程約為66 m。?

05?抽? 速

抽速是指真空泵在單位時間內從真空系統(tǒng)中抽出的氣體體積。它與真空泵的類型、結構、工作參數和真空度有關。它的數學表達式為：

S=Q/P

其中，S是抽速，Q是氣體流量，P是氣體壓強。

例如，如果一個真空泵在1千帕的壓強下，每秒可以抽出1升的氣體，那么它的抽速為1升/秒。

06?通? 導

?通導是指真空系統(tǒng)中各部分對氣體流動的阻礙程度。它與管道的長度、截面積、形狀、粗糙度、彎曲程度等有關。它的數學表達式為：

C=Q/(P2-P1)

其中，C是通導，Q是氣體流量，P2和P1是管道兩端的壓強差。

例如，如果一個管道的長度為1米，截面積為0.01平方米，兩端的壓強分別為10千帕和1千帕，每秒通過的氣體流量為0.1升，那么它的通導為0.01升/秒。

07?真空抽氣時間

真空抽氣時間（pumping time）是指從初始壓強到達目標壓強所需要的時間。它與真空系統(tǒng)的容積、初始壓強、目標壓強、抽速、通導、漏率等有關。它的數學表達式為：

t=V*ln(P0/Pf)/(S-C*L)

其中，t是真空抽氣時間，V是真空系統(tǒng)的容積，P0是初始壓強，Pf是目標壓強，S是抽速，C是通導，L是漏率。

例如，如果一個真空系統(tǒng)的容積為10升，初始壓強為101.3千帕，目標壓強為10^-3 千帕，抽速為10升/秒，通導為5升/秒，漏率為10^-6 升/秒，那么它的真空抽氣時間約為23.5秒。

08?維持泵

維持泵是指用于維持高真空或超高真空狀態(tài)的真空泵。它與真空系統(tǒng)的容積、目標壓強、漏率等有關。它的數學表達式為：

S=V*L/P

其中，S是維持泵的最小抽速，V是真空系統(tǒng)的容積，L是漏率，P是目標壓強。

例如，如果一個真空系統(tǒng)的容積為10升，目標壓強為10^-9 千帕，漏率為10^-12 升/秒，那么它需要的維持泵的最小抽速約為10^-3 升/秒。

09?擴散泵抽速

擴散泵的抽速與其口徑、工作流體和前級泵的抽速有關。一般情況下，可以用下面的公式估算擴散泵的抽速：

Sd = 0.5 * D^2 * K * Sp

其中，Sd是擴散泵的抽速（L/s），D是擴散泵的口徑（cm），K是工作流體的系數（對于硅油為0.6，對于水銀為0.4），Sp是前級泵的抽速（L/s）。?

10?羅茨泵的前級抽速

羅茨泵是一種容積式真空泵，它需要配合前級泵使用，以達到較高的極限壓強。羅茨泵的前級抽速應滿足下面的條件：

Sp >= Sr * Pr / Pe

其中，Sp是前級泵的抽速（L/s），Sr是羅茨泵的幾何抽速（L/s），Pr是羅茨泵的極限壓強（Pa），Pe是羅茨泵的出口壓強（Pa）。

11?漏? 率

漏率是指真空系統(tǒng)中由于密封不嚴或其他原因而進入系統(tǒng)的氣體流量，它直接影響了真空系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。漏率可以用下面的公式計算：

Q = S * (P1 - P2)

其中，Q是漏率（Pa·L/s），S是系統(tǒng)的有效抽速（L/s），P1是系統(tǒng)內部的壓強（Pa），P2是系統(tǒng)外部的壓強（Pa）。

12?粗抽泵抽速

粗抽泵是指用于從大氣壓或較高壓力下抽取氣體到中等或低壓區(qū)域的真空泵，如旋片泵、滑片泵、液環(huán)泵等。粗抽泵的抽速選擇應考慮以下因素：

1、 系統(tǒng)的容積：系統(tǒng)容積越大，所需抽速越大；

2、系統(tǒng)的漏率：系統(tǒng)漏率越大，所需抽速越大；

3、 系統(tǒng)的工作壓力：工作壓力越低，所需抽速越大；

4、 系統(tǒng)中存在的氣體種類和量：不同氣體對真空泵有不同的影響，如水蒸氣會降低旋片泵的極限壓強，氫氣會增加擴散泵的負載等；

5、系統(tǒng)的工作時間：工作時間越長，所需抽速越大。

根據以上因素，可以用下面的公式估算粗抽泵的最小抽速：

Sp >= V / t * ln(P0 / P1) + Q

其中，Sp是粗抽泵的最小抽速（L/s），V是系統(tǒng)容積（L），t是預定達到工作壓力所需時間（s），P0是初始壓力（Pa），P1是工作壓力（Pa），Q是系統(tǒng)漏率（Pa·L/s）。

13?前級泵抽速

前級泵是指用于從中等或低壓區(qū)域抽取氣體到高真空或超高真空區(qū)域的真空泵，如分子泵、擴散泵、吸附泵等。前級泵的抽速選擇應考慮以下因素：

1、后級泵的抽速：后級泵的抽速越大，所需前級泵抽速越大；

2、后級泵的極限壓強：后級泵的極限壓強越低，所需前級泵抽速越大；

3、 前級泵的極限壓強：前級泵的極限壓強越高，所需前級泵抽速越小；

4、 系統(tǒng)的漏率：系統(tǒng)漏率越大，所需前級泵抽速越大；

5、系統(tǒng)中存在的氣體種類和量：不同氣體對真空泵有不同的影響，如水蒸氣會降低擴散泵的極限壓強，氫氣會增加分子泵的負載等；

6、系統(tǒng)的工作時間：工作時間越長，所需前級泵抽速越大。

根據以上因素，可以用下面的公式估算前級泵的最小抽速：

Sp >= Sb * Pb / Pe + Q

其中，Sp是前級泵的最小抽速（L/s），Sb是后級泵的抽速（L/s），Pb是后級泵的極限壓強（Pa），Pe是前級泵的出口壓強（Pa），Q是系統(tǒng)漏率（Pa·L/s）。

14?擴散泵抽速計算

擴散泵是一種動量轉移式真空泵，它利用高速噴射的工作流體將氣體分子從低壓區(qū)域輸送到高壓區(qū)域。擴散泵的抽速與其結構、工作流體和工作條件有關。擴散泵的抽速可以用下面的公式計算：

Sd = Cd * A * sqrt(2 * R * T / M)

其中，Sd是擴散泵的抽速（L/s），Cd是擴散噴嘴的放大系數（一般為3~5），A是擴散噴嘴的出口面積（m^2），R是氣體常數（8.314 J/mol·K），T是工作流體的溫度（K），M是工作流體的摩爾質量（kg/mol）。

15?旋片真空泵的幾何抽速計算

旋片真空泵是一種容積式真空泵，它利用旋轉的葉片將氣體從進口端吸入，并在出口端排出。旋片真空泵的幾何抽速與其結構和轉速有關。旋片真空泵的幾何抽速可以用下面的公式計算：

Sr = V * n / 60

其中，Sr是旋片真空泵的幾何抽速（L/s），V是旋片真空泵每轉一周所排出氣體的容積（L），n是旋片真空泵的轉速（rpm）。

16?O型橡膠槽深

?槽深應該是橡膠直徑的0.7倍左右，以保證密封效果。槽寬C＝1.6B，即槽寬應該是槽深的1.6倍左右，以保證橡膠有足夠的空間變形，其計算工試為：

B＝0.7D

?其中，B是槽深，D是橡膠直徑。這個公式的依據是，當O型橡膠受到壓力時，它會發(fā)生變形，變形后的截面積應該保持不變。

例如，如果一個O型橡膠直徑為10mm，那么它的槽深應該是B＝0.7×10＝7mm，槽寬應該是C＝1.6×7＝11.2mm。

17槽深

?槽深應該是方形橡膠邊長的0.8倍左右，以保證密封效果。槽寬C＝1.67B，即槽寬應該是槽深的1.67倍左右，以保證橡膠有足夠的空間變形，其計算工試為：

B＝0.8A

其中，B是槽深，A是方形橡膠邊長。這個公式的依據也是，當方形橡膠受到壓力時，它會發(fā)生變形，變形后的截面積應該保持不變。

例如，如果一個方形橡膠邊長為10mm，那么它的槽深應該是B＝0.8×10＝8mm，槽寬應該是C＝1.67×8＝13.36mm。

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