微型真空气体采样泵气路的流导计算

   微型真空气体采样泵常常又被称为微型气泵、取样泵等，其特点是效率高；运动机构与输送介质完全隔离、对介质无污染；非动密封，无泄漏；可靠性好；体积小、重量轻；具有自吸能力；不怕空转；无需润滑保养；自身噪音低。微型薄膜泵作为真空水泵使用时，无需灌泵，启动后立即吸水排水。它既能抽气又能抽水，无水时也不怕干转。微型薄膜采样泵的优点尤其是小巧、无污染性、自吸性使它在科学实验、仪器仪表行业等场合得到了广泛运用。近年来我国气体采样泵、液体采样泵发展迅速，目前国内低端的气体采样泵市场基本上被国货以价格优势占领。高端的气体采样泵、液体采样泵主要用于工业级产品、医用设备仪器、军用级产品等，目前高端领域主要有进口品牌THOMAS、KNF、GSAT等和国产“气海”泵。“气海”各型号的真空采样泵都经过了连续运转考核，寿命可达数千小时，品质好、市场占有率很高。“气海”的调速空气采样泵、液体采样泵采用了先进的无刷电机，高品质的长寿命部件，杜绝了杂波干扰。在调节流量上实现了突破，自带PWM（脉宽调制）线，能方便可靠地调节流量，克服了原来降压调速的一些缺点。能输出电机转速反馈信号，可实时监控。具有完善的自我保护功能，在泵卡死、过热等意外情况下能自动停机。实际使用中用户所需的流量、扬程经常变动，当小于泵参数时，可以利用PWM线地调节转速和流量，这对降低噪音、精准控制、节能很有好处。实际使用时我们发觉采样泵的抽气速率与泵的性能说明存在差异。这是由于采样泵说明书中的抽气速率是在标准实验条件下测得的，而用户实际的使用条件各不相同。如果用户管路的阻力较大，会明显影响气体流量。现将真空系统气路的的流导计算介绍如下。

    对于真空采样系统管路的一个元件(包括管道、阀门等)，其入口压力为P1，出口压力为P2，流经元件的气体流量是Q，实验和理论都证明Q的大小与元件两端的压差P1-P2成正比，即Q=C（P1-P2）。比例常数C称为流导，用来表示通过气体的能力。在国际单位制中，气流量Q的单位是Pa·m3／s，P1-P2的单位是Pa，所以流导的单位是m3／s。当压差P1-P2一定时，流导C的值较大，那么流经管路元件的流量Q就较大。

    微型真空采样泵使用中，被抽气体多为室温下的空气。 粘滞流的室温空气流经薄壁孔时，试验发现：当P1不变时，随P2下降，通过孔口的流速和流量都增加，但当P2下降到某一值时，它们都不再随P2下降而增加，可以根据薄壁孔的流导公式计算求得。

    真空系统一般采用圆截面管道，气体从一个大容积进入管道的入口孔时，孔口对气流存在影响，但当管道的长度比较长，管口对气流的影响则可以忽略。在工程计算中，通常把管道的轴线长度L与管道直径D的比值L／D≥20的管道视为“长管”，可以不考虑管口的影响。设圆管的轴线长度为L（m），直径为D（m），管道中平均压力为P（Pa），则其粘滞流条件下对于室温空气的流导为C=1340*D^4*P/L。

    组成真空系统的管路各式各样，各元件之间有的是串联，有的属于并联。如果是n个管道元件串联，C1、C2、...、Cn分别是元件的流导，则它们串联之后的整段管路的流导为C=1/[(1/C1)+(1/C2)+...+(1/Cn)]。

    如果有n条管路并联组成一段管路，则并联之后整段管路的流导为C=C1+C2+...+Cn。

    在设计真空采样系统时，要计算管路元件以及管路的流导。为了保证抽气速率，客户使用时应尽量缩短抽气管道长度，增大管道口径，减少弯头、阀门等阻力元件。

Luotf-2016-05