西安交通大學(xué)真空技術(shù)習(xí)題

1、1例例1、一體積為、一體積為2L的容器，其上有一漏率為的容器，其上有一漏率為110-4TorrLs的的漏孔。由一真空泵抽氣，泵在容器處的有效抽速為漏孔。由一真空泵抽氣，泵在容器處的有效抽速為Se=10 Ls。試求：。試求：(1)容器的平衡壓強(qiáng)；容器的平衡壓強(qiáng)；(2)試問將漏孔堵住時(shí)，系統(tǒng)抽至試問將漏孔堵住時(shí)，系統(tǒng)抽至110- 6Torr所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。解解 ：（：（1）5101010()eQPS 托托4 4(2)堵漏后堵漏后Q=0edPVSPdt 0exp()eSPPtV 506210lnln0.46( )1010ePVtsSP eSdPQPdtVV 2例例2、一被抽容器通過、一被抽容

2、器通過a、b、c三種不同規(guī)格的管道三種不同規(guī)格的管道與一泵相連，如圖與一泵相連，如圖1所示。各管道尺寸如下：（所示。各管道尺寸如下：（a）排氣管：直徑排氣管：直徑1cm，長，長2cm。(b)縮頸管：直徑縮頸管：直徑0.5cm，長，長2cm。(c)連接管：直徑連接管：直徑2cm，長，長50cm。容器的容積為。容器的容積為V=100升，容器中初始?xì)馍?，容器中初始?xì)鈮簽閴簽?atm。問：（問：（1）從容器的出口到泵的入口之間的總流導(dǎo)是）從容器的出口到泵的入口之間的總流導(dǎo)是多少？多少？（2）若泵的抽速為）若泵的抽速為150升升/秒，問泵對(duì)容器的有效抽秒，問泵對(duì)容器的有效抽速為多少？速為多少？（3）若容

3、器上有一個(gè)漏率為）若容器上有一個(gè)漏率為10-7托升托升/s的漏孔，問的漏孔，問容器內(nèi)的平衡壓強(qiáng)將是多少？容器內(nèi)的平衡壓強(qiáng)將是多少？（4）在存在上述漏孔的情況下，問將容器從）在存在上述漏孔的情況下，問將容器從1atm抽至抽至210-6托所用的時(shí)間？托所用的時(shí)間？ 3解解 ：（：（1）流導(dǎo)的計(jì)算：）流導(dǎo)的計(jì)算：()排氣管：短管；排氣管：短管； ()縮頸管：短管；縮頸管：短管； ()連接管：長管；連接管：長管；312.1dCL 單位：單位：C（L/s）；）；L、D（cm）312.131.33sdCLd 短管：短管：長管：長管：3111112 133 641 33.(/ ).dCL sld 32222

4、12 130 56891 33.(/ ).dCL sld 333312 11 936.(/ )dCL sl 1231111CCCC0 392.( / )CL s 計(jì)算各段流導(dǎo)：計(jì)算各段流導(dǎo)：總流導(dǎo)：總流導(dǎo)：4111epSCS 0 39098.(/ )pepC SSL sCS 0 39185.(/ )eSL s （2）求有效抽速：）求有效抽速：若若Sp增至增至1000升升/秒，秒，可見，流導(dǎo)太小，即使增加泵的抽速，對(duì)于實(shí)際可見，流導(dǎo)太小，即使增加泵的抽速，對(duì)于實(shí)際的有效抽速仍然是沒有作用的。的有效抽速仍然是沒有作用的。5平平770102.56 10 ()0.39eQPtorrS 70070610

5、7601000.39lnln5100( )100.392 100.39eeeQPSVtsQSPS （3）平衡壓強(qiáng)的計(jì)算，由抽氣方程）平衡壓強(qiáng)的計(jì)算，由抽氣方程（4）抽氣時(shí)間的計(jì)算）抽氣時(shí)間的計(jì)算0 0eSQdPPdtVV 0 0eSQdPPdtVV 6例例3、某排氣臺(tái)可以同時(shí)在三個(gè)排位進(jìn)行排氣，如圖所示，所用、某排氣臺(tái)可以同時(shí)在三個(gè)排位進(jìn)行排氣，如圖所示，所用高真空泵抽速為高真空泵抽速為100 Ls，排氣管由兩段組成，排氣管由兩段組成，L110 cm，d16 mm；L215 cm，d23 mm，連通橫管流阻可忽略，連通橫管流阻可忽略不計(jì)，每個(gè)電子管的體積為不計(jì)，每個(gè)電子管的體積為10L，內(nèi)部起

6、始?jí)簭?qiáng)為，內(nèi)部起始?jí)簭?qiáng)為1atm。（1）試求每一個(gè)電子管出口處的有效抽速。）試求每一個(gè)電子管出口處的有效抽速。（2）若每個(gè)電子管上均有一個(gè)漏率為）若每個(gè)電子管上均有一個(gè)漏率為10-7托升托升/s的漏孔，問電的漏孔，問電子管內(nèi)的平衡壓強(qiáng)將是多少？子管內(nèi)的平衡壓強(qiáng)將是多少？（3）在存在上述漏孔的情況下，問將每個(gè)電子管從）在存在上述漏孔的情況下，問將每個(gè)電子管從1atm抽至抽至210-6托所用的時(shí)間。托所用的時(shí)間。 L1, d1L2, d27解：（解：（1）設(shè)每個(gè)電子管出口處的有效抽速為）設(shè)每個(gè)電子管出口處的有效抽速為Se；電子管出口；電子管出口處壓強(qiáng)為處壓強(qiáng)為P1，連通橫管處的壓強(qiáng)為，連通橫管處的

7、壓強(qiáng)為P2；每個(gè)電子管與連通橫；每個(gè)電子管與連通橫管之間的流導(dǎo)為管之間的流導(dǎo)為C；泵的抽速為；泵的抽速為Sp。112213()epSPCPPSP 111133pepSSCCS經(jīng)判斷，管道為短管，其對(duì)應(yīng)的流導(dǎo)經(jīng)判斷，管道為短管，其對(duì)應(yīng)的流導(dǎo)計(jì)算為：計(jì)算為：3311110.612.1312.130.24(/ )1.33101.33 0.6DCL sLD 3322220.312.1312.130.17(/ )1.331.51.330.3DCL sLD SeP1P2Sp812111CCC12120 24 0 170 09950 240 17.(/ ).C CCL sCC 111133pepSSCCS每

8、一個(gè)電子管出口處的有效抽速：每一個(gè)電子管出口處的有效抽速：0 0995 1000 099233 0 0995 100.(/ ).pepC SSL sCS SeP1P2Sp9760101.008 10 ()0.0992eQPtorrS 平平70070610760100.0992lnln2062( )100.09922 100.0992eeeQPSVtsQSPS （2）平衡壓強(qiáng)的計(jì)算）平衡壓強(qiáng)的計(jì)算由抽氣方程出發(fā)：由抽氣方程出發(fā)：（3）抽氣時(shí)間的計(jì)算）抽氣時(shí)間的計(jì)算0 0eSQdPPdtVV 0 0eSQdPPdtVV 例例4：有容器：有容器A和和B由閥門由閥門K隔開，如圖所示，已知容器隔開，如圖

9、所示，已知容器A的容的容積為積為2.5L，其中充有壓強(qiáng)為，其中充有壓強(qiáng)為200Torr的氮?dú)?；容器的氮?dú)猓蝗萜鰾的容積為的容積為4L，其中充有壓強(qiáng)為，其中充有壓強(qiáng)為500Torr的氦氣。當(dāng)閥門打開后，問容器的氦氣。當(dāng)閥門打開后，問容器A和和B中的壓強(qiáng)為多少？（管道體積可忽略）中的壓強(qiáng)為多少？（管道體積可忽略）AB22002.576.9()2.54NPTorr 500 4307.7()2.54eHPTorr 解：解：(1) 分壓強(qiáng)的計(jì)算分壓強(qiáng)的計(jì)算(2) 總壓強(qiáng)的計(jì)算總壓強(qiáng)的計(jì)算2384.6()eNHPPPTorrK1222PVPV例例5： 有一杜瓦瓶，兩壁間距離為有一杜瓦瓶，兩壁間距離為0.6

10、cm，其間是溫度為，其間是溫度為60C的氮?dú)猓O(shè)氮?dú)夥肿又睆綖榈牡獨(dú)?，設(shè)氮?dú)夥肿又睆綖?.75埃，試決定氮?dú)獾膲簭?qiáng)必須埃，試決定氮?dú)獾膲簭?qiáng)必須小于何值才能使這個(gè)杜瓦瓶具有保溫效果？小于何值才能使這個(gè)杜瓦瓶具有保溫效果？解：解： 自由分子流：自由分子流：d327.3610()2KTmPP 37.36101.23()PPad 例例6： 兩個(gè)真空室用一孔相連（孔徑兩個(gè)真空室用一孔相連（孔徑 ），一室充滿），一室充滿氫氣，另一室充滿氧氣，氧壓強(qiáng)兩倍于氫壓強(qiáng)，但溫度相同，氫氣，另一室充滿氧氣，氧壓強(qiáng)兩倍于氫壓強(qiáng)，但溫度相同，打開孔，則將看到什么情況出現(xiàn)？打開孔，則將看到什么情況出現(xiàn)？dH2O2d解：解：

11、 由于由于 ， 自由分子流自由分子流d8,KTPnKTm 142PnmKT 碰撞頻度：碰撞頻度：222222116221HHOOOHvPmvPm 例例7： 如圖如圖(a)所示的系統(tǒng)，電離計(jì)工作時(shí)殼內(nèi)的溫度為所示的系統(tǒng)，電離計(jì)工作時(shí)殼內(nèi)的溫度為70C。問它所指。問它所指示的真空度能否反映容器內(nèi)的真空度？示的真空度能否反映容器內(nèi)的真空度？如果真空容器正在烘烤，如圖如果真空容器正在烘烤，如圖(b)所示，烘箱為所示，烘箱為400C，問電離計(jì)所指示，問電離計(jì)所指示的真空度應(yīng)當(dāng)如何修正（忽略電離計(jì)與容器間連接的導(dǎo)管的影響）？的真空度應(yīng)當(dāng)如何修正（忽略電離計(jì)與容器間連接的導(dǎo)管的影響）？泵電離計(jì)泵電離計(jì)烘箱T

12、=400C(a)(b)1122PTPT .PTPT 計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)室室室室3 34 43 31 1 0 06 69 93 30 00 0.PTPT 計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)室室室室3 34 43 30 0 7 71 14 46 67 73 31 1114422nAnA 111Pn KT 222Pn KT 118KTm 228KTm 由由， ，得：得：例例8： 試討論：如將渦輪分子泵的靜葉輪組去掉，只安裝試討論：如將渦輪分子泵的靜葉輪組去掉，只安裝動(dòng)葉輪，問這種裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有什么效果？動(dòng)葉輪，問這種裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有什么效果？利用克努增原理工作利用克努增原理工作克努增原理：克努增原理：（1）碰撞于固體表面的分子，它碰撞于

13、固體表面的分子，它們飛離表面的方向與原飛來方向無們飛離表面的方向與原飛來方向無關(guān)，并按與表面法向成關(guān)，并按與表面法向成的余弦而的余弦而分布。分布。 （2）分子在固體表面要停留一段）分子在固體表面要停留一段時(shí)間，與固體進(jìn)行能量交換。時(shí)間，與固體進(jìn)行能量交換。（3）分子離開表面的時(shí)候會(huì)帶有）分子離開表面的時(shí)候會(huì)帶有固體表面的某些特征固體表面的某些特征 15例例9：已知一質(zhì)譜圖，其位置為：已知一質(zhì)譜圖，其位置為：2、4、12、14、16、17、18、28、32、40、44，試確定氣體。，試確定氣體。一般思路：一般思路：（1）根據(jù)譜圖的位置，用主峰判斷可能有哪些氣體。）根據(jù)譜圖的位置，用主峰判斷可能有哪些氣體。（2）根據(jù)譜圖的位置，用