Решение: Скорость откачки диффузионного насоса и мощность нагревателя

Для решения данной задачи по физике вакуумной техники проанализируем работу диффузионного насоса в зависимости от мощности нагревателя. Вопрос: Почему скорость откачки диффузионного насоса (кривая 3) сначала возрастает, а потом уменьшается с повышением мощности нагревателя? Правильный ответ: Скорость откачки диффузионного насоса сначала возрастает по причине увеличения плотности паровой струи рабочей жидкости и увеличения вероятности столкновения молекул масла с молекулами остаточного газа, а при дальнейшем увеличении мощности нагревателя повышается степень термического разложения масла и занос легколетучих фракций в паровую струю, и как следствие — уменьшение скорости откачки. Объяснение для тетради: 1. Начальный этап (рост): При увеличении мощности нагревателя интенсивность испарения рабочей жидкости (масла) растет. Плотность паровой струи \( n \) увеличивается, что ведет к более эффективному захвату молекул газа из откачиваемого объема. 2. Пик: Достигается оптимальный режим работы, когда струя максимально эффективно транспортирует газ к форвакуумному насосу. 3. Спад: При избыточной мощности температура масла становится слишком высокой. Это приводит к двум негативным процессам: — Термическая деструкция (разложение) молекул масла на более легкие фракции. — Эти легкие фракции не успевают конденсироваться и начинают диффундировать обратно в откачиваемый объем (обратный поток), что снижает эффективную скорость откачки \( S \). Формула зависимости скорости откачки \( S \) от проводимости и быстроты действия: \[ S = \frac{Q}{P} \] где \( Q \) — поток газа, \( P \) — давление. При термическом разложении масла парциальное давление паров в системе растет, что уменьшает полезную скорость откачки.