用來表達氦泄漏率的單位

2016-03-16 普發真空中國 普發真空中國

提問:

  為什么用mbar · l/s 這個奇怪的單位來量化泄漏率?對此有沒有解釋?

回答:

  對于液體,直接說明液體的體積足以描述液體的量。舉個例子,如果說水龍頭滴水,那么在給定時間內水龍頭滴出的水量僅僅用 l/h(升/小時)表示就可以了。然而,與液體不同的是氣體是可以壓縮和解壓縮的。假設溫度是保持不變的,那么氣體的量可以表達為壓強與體積的乘積。目前在討論的單位“mbar ·l”就是告訴我們在“s”這個時間內氣體的流失量。

  背景:

  “速率”所表達的概念就是“每單位時間內”。 所以,出生率就是在告訴我們每年有多少孩子出生。而新車的還款率指的就是每個月要為這輛車付多少錢。因此,泄漏率就是在告訴我們每單位時間內有多少氣體從漏洞流失。

  讓我們再舉個例子,如果容器內有一升氣體,且當前壓力為 10 bars。如果這些氣體通過容器壁上的一個漏洞向外泄漏,那么在正常大氣壓下(即 1 bar 的絕對壓力),漏出氣體的體積就會是十升。理想的氣體定律是這樣規定的:當氣體從一種狀(內部,10 bar · 1 l = 10 bar · l =10,000 mbar · l)轉為另外一種狀態(外部,1 bar · 10 l = 10 bar · l = 10,000mbar · l)時,壓力和體積的乘積保持不變。如果將這一過程所花費的時間考慮在內,那么這就變成了“速率”,且在歐洲使用的這個單位就是 mbar · l/s。

  可考慮的另一個泄漏率是 1·10-4 mbar ·l/s 的速率,一般被稱作“水密”, 這相當于直徑小于 0.5 毫米/秒的細小鹽粒大小的氣體體積。

  描述微小泄漏率的最好方式是把它想象成已知體積的氣體從一個已知物體中泄漏所花費的時間。例如,像 1 · 10-11 mbar · l/s 這么小的泄漏率可以使用普發真空的氦質譜檢漏儀進行測量。以這一速率,在大氣壓下,形成體積為1 cm3 的氣泡要花費 3,170年 的時間。

  “毫巴”、“升”和“秒”這幾個單位使用非常普遍且非常容易描述,只有“秒”這個時間單位是在國際單位制七個基本單位之一(國際單位制, 符號:SI)。這七個基本單位分別是:

用來表達氦泄漏率的單位

  在真空技術中,最重要的物理量就是壓力。這一單位可源自國際制單位。從定義上來講,壓力與每單位面積(單位平方米)承受的力(單位牛頓 = m*kg/s2)是一樣的。因此,壓力所產生的單位就是牛頓/平方米 (N/m²),另外它還以帕斯卡的名字命名。100 帕斯卡相當于 1 毫巴。為了讓我們在工作時使用較為熟悉的數值,單位帕斯卡前往往加一個前綴“hecto”意思是100,F在,壓力的單位可用 mbar 和 hPa 表示相同的數值。

  “升”也不是國際制單位。如果用國際制單位來表示泄漏率,我們需要用 Pa m3.s-1 來表示。這個單位是在日本確立的,當時的歐洲和其他一些說英語的國家正處于一個過渡期。對于泄漏率的表達也是一樣,根據 DIN EN 1330-8的規定,將其稱為“泄漏”率。

  為了讓您更容易理解,我們制作了兩個小表格來表示壓力、泄漏率以及數學基礎。

用來表達氦泄漏率的單位