浅谈流量与抽速

浅谈流量与抽速

　　问题：1、水箱里每秒放出1立方米水，合每秒多少公斤 2、气瓶内每秒放出1立方米空气，合每秒多少公斤？

　　第一个问题：根据质量=密度X体积，很容易算出来。

　　第二个问题：由于气体可以压缩，所以密度是可变的，因此，无法直接根据上述公式算出每秒多少公斤。

　　那么，问题来了，怎样计算气体的质量流量呢？在此，引入流量的概念。

　　液体流量，是指单位时间内流经封闭管道或明渠有效截面的流体量。当液体流量以体积表示时称为体积流量；当液体流量以质量表示时称为质量流量。液体既可以用体积流量来表示，也可以用质量流量来表示。简单地说，液体流量表示单位时间内流过某一截面多少立方米液体或者多少公斤液体。

　　气体量：在给定温度下， P·V 的乘积和气体分子数 N 成正比。 在真空工程中，一般假设气体的温度定值，所以气体量可以简单的由“压强(P)” 和 “体积 (V)”表示。在真空工程中，气体量不是由气体分子总量N表示, 而是由 PV值表示。气体量的标准单位是毫巴·升(英文符号: mbar·l)。简单地说，气体量表示某一空间内有多少克气体或者说有多少个气体分子，是一个具体的数目。

　　气体流量：单位时间内通过某一截面的气体量，Q = (p · V) / t ，气体量符号用“Q”表示，单位为帕·升/秒（Pa·L/s）、托·升/秒（Torr·L/s）或毫巴·升/秒（mbar·L/s）等。简单地说，气体流量表示流过某一截面多少克气体，或者说流过某一截面多少个气体分子。

　　抽速：当泵装有标准实验罩并按规定条件工作时，从实验罩流过的气体流量与在实验罩上指定位置测得的平衡压强之比称为抽气速率，简称抽速，即S＝Q/P [即mbar·L/s）/mbar= L/s]。简单地说，抽速是流量与压强之比，表示的是当前压强下的体积流率，单位可以用L/s或者m3/h等。

　　前面提到的气瓶内每秒放出1立方米空气，就可以换算成多少克了：

• 根据理想气体状体方程：
• P·V = n·R·T
• 而n = N/NA = m/M ，所以：P·V = (m/M)·R·T，因此：m= P·V·M/ (R·T)
• 其中，P = 气体压强 [mbar];V = 气体体积 [l]; M = 气体的摩尔质量 [g · mol-1]; R = 气体常数 = 83.145 mbar · l · mol-1 · K-1; T = 气体的绝对温度 [K]

• 因此，知道气体的体积和压强，就可以算出气体的质量以及质量流率

• 真空系统中的气体经过真空室、管道、阀门、泵1、泵2、泵3等，其气体量是不变的，即气体连续性方程：

P1·V1= P2·V2= P3·V3= P4·V4=…….

　　因此，真空泵串联，经过每个泵的气体量是不变的。真空泵组的抽速主要取决于最大泵的抽速。而并联时，理论上抽速是所有泵的抽速之和，流量也是所有泵口流量之和。

　　国内客户一般说，需要多少升的真空泵，其实就是说，需要抽速多少L/S的真空泵，指的就是泵的抽速。但一般工程中（如水泵），如果说需要多大流量的泵（如多少m3/h的水泵）一般指的是体积流量。所以，对真空泵，我们一般指抽速，对水泵，我们一般指流量。

　　很多应用中都需要向真空室内充入气体（比如镀膜过程中充入工作气体或者反应气体），一般用SCCM或者SLM表示：

   SCCM: SCCM是体积流量单位，英文全称：Standard-state Cubic Centimeter per Minute，即标准立方厘米每分钟，那么，什么事标准状态呢？所谓标准状态，是在指定温度T和标准压强p下该物质的状态，简称标准态。1954年第十届国际计量大会(CGPM)协议的标准状态是：温度273.15K（0℃），压强101.325KPa。那么，1sccm怎样换算成mbarl/s呢？根据标准状态：1sccm=1X1个大气压X1立方厘米/1分钟=1X1000毫巴X0.001升/60秒=1/60毫巴.升/秒，即1sccm=1/60mbar.l/s，为了便于记忆，1mbar.l/s=60sccm

   SLM：slm是体积流量单位，即Stard Liter per Minute，即标准升每分钟。1SLM=1X1000mbarX1L/60s，即1mbar.l/s=0.06sccm