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水蒸汽对抽真空的影响,湿度对真空的影响

文章出处:上海真空泵厂家当前分类:真空泵知识

  水蒸汽对抽真空的影响,湿度对真空的影响:
  众所周知,空气中含有大量的水蒸汽,真空泵抽真空时,水蒸汽对抽真空有什么影响呢?
  真空系统中水蒸气的存在可能是真空技术从业人员面临的所有问题中最常见的问题。诸如泄漏或大量污染之类的大多数问题都可以一次性解决,或者至少可以反复处理,但是水蒸气仍然是每次抽空都要面对的日常问题。当抽空循环进行到低于10 -3托的压力时,水蒸气成为腔室内剩余的各种残余气体分压内的主要气体种类。
  在抽空期间,水蒸气的直接来源主要是从内表面和弹性体O形圈解吸。但是,水蒸气的原始来源是在抽空循环之前,腔室和工作负荷所暴露的环境空气。
  在所有空气中都发现有湿气形式的水蒸气。数量会随温度,大气压力和可用的水源而变化,但是总会存在一定数量。水蒸汽对抽真空的影响,湿度对真空的影响。
  抽真空时水蒸汽的来源:
  暴露在空气中任何时间长度的任何物质都将与空气中的水蒸气达到某种平衡或处于达到平衡的过程中。例如,多孔材料将连续吸收水蒸气,直到其饱和为止,但是在完全饱和之前会有一段有限的时间。饱和需要两个阶段的过程,其中表面在第一阶段迅速饱和,而随后的缓慢阶段则是水蒸气从表面缓慢迁移到主体的过程。每种材料吸附水蒸汽能力都不相同。
  所有类型的水吸收的共同因素是水蒸气分子必须与表面物理接触,由于气体分子处于不断运动中,导致分子间碰撞,这些分子被吸附,只要表面暴露在空气中,该过程就会继续进行。
  于密封许多真空腔室上的法兰的弹性O形圈通常是腔室内水蒸气气体负载的主要来源。Viton O形圈可以说是最常见的密封材料,在制造过程中会充满大量水。
  用于密封许多真空腔室上的法兰的弹性O形圈通常是腔室内水蒸气气体负载的主要来源。Viton O形圈可以说是最常见的密封材料,在制造过程中会充满大量水。
  如果在系统上使用处于已使用状态的新鲜O形圈,则在使用过程中,Viton会充当水蒸气的来源,直到在真空中放置数周或数月才能使水扩散到O形圈的真空暴露表面会解吸。可以通过在真空下预烘烤O形圈或购买预烘烤的O形圈来避免这种极高的初始除气率。但是,一旦暴露在空气中,Viton将开始吸收空气中的水蒸气。像在金属表面一样,暴露时间和湿度影响其表面的水分子数量将控制其吸收的水蒸气量,在随后的抽空周期中,水蒸气的吸收量将增加系统的水蒸气除气率。
  如果在系统上使用处于已使用状态的新鲜O形圈,则在使用过程中,Viton会充当水蒸气的来源,直到在真空中放置数周或数月才能使水扩散到O形圈的真空暴露表面会解吸。可以通过在真空下预烘烤O形圈或购买预烘烤的O形圈来避免这种极高的初始除气率。但是,一旦暴露在空气中,Viton将开始吸收空气中的水蒸气。像在金属表面一样,暴露时间和湿度影响其表面的水分子数量将控制其吸收的水蒸气量,在随后的抽空周期中,水蒸气的吸收量将增加系统的水蒸气除气率。
  用干燥气体回填室将获得与虚拟泄漏相同的结果。O形圈的表面将吸收干燥气体并减慢水蒸气的吸收。此外,大多数O形圈位于由法兰到法兰之间的小间隙引起的被困区域内,这使它们基本上成为虚拟泄漏点。然后,在系统向空气开放的同时,至少部分地防止它们完全暴露在潮湿的空气中,并且至少减少了水蒸气的表面吸附。
  这意味着渗透气体负荷是系统实现低压能力的限制因素。
  当通过用氦气作为示踪气体探测泄漏系统时,经常会遇到渗透作用的一个很好的例子。定向到实际泄漏的氦气将在泄漏检测器上显示几乎立即的指示,但是如果允许氦气在O形圈上流动一分钟左右,则将检测到表观泄漏率的缓慢上升。这种高氦气背景将一直保留,直到氦气完全穿过O形圈材料为止。这可能需要几个小时。没有经验的真空操作人员可能会将渗透误认为是真正的泄漏,尽管实际泄漏和渗透都允许渗透真空包膜,但它们是完全不同的过程,不应混淆。
  通过O形圈的渗透率由材料的温度和穿过O形圈横截面的气体分压控制。通常,升高温度导致增加的渗透速率。另外,每种气体在任何给定材料中的渗透率都不同。例如,buna-N具有较低的氦气渗透率和较高的水渗透率,但对于Viton,情况完全相反。
  因此,很明显,包膜渗透的渗透过程不仅是渗透气体分子量的函数,对于真正的泄漏也是如此。所有的空气都渗透到Viton中,但是水蒸气是唯一在密封的空气侧呈现正常变化的气体。
  当我们认为在20°C和50%RH的条件下,空气中水蒸气的渗透率与空气大致相同时,湿度就成为一个问题。随着湿度的增加,通常随着温度的升高,主要的渗透气体将是水蒸气。
  除非用金属垫圈代替Viton,否则避免水蒸气渗透的唯一方法是使用两个同心的O形圈,它们之间具有抽空的通道,以便该通道可以起到“保护真空”的作用。通常仅约10托的压力就足以使该压力完全阻止任何渗透。
  在真空技术的实践中,不可避免地存在任何程度的湿度都是重要的考虑因素。了解其存在的含义以及避免其影响的方法可以使抽水性能更好,并同时提高产品产量。

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