توضيح المفهوم الفيزيائي: المعنى الحقيقي لـ «-7 إلى -9 ضغط جوي»
في الفيزياء، يُعد الحد الأدنى المطلق لضغط الغلاف الجوي صفرًا (الفراغ المطلق)، ولا يوجد ضغط مطلق قدره «−7» أو «−9» من الضغط الجوي. وفي سياق الهندسة والبحث العلمي، يُشير هذا التعبير عادةً إلى أحد الحالتين التاليتين:
- الضغط الجوي الصناعي (الضغط النسبي): يشير إلى -0.7 MPa إلى -0.9 MPa يُعادل الضغط السلبي (المعروف شعبيًا بـ -7 إلى -9 كيلوغرامات من الضغط السلبي) ضغطًا مطلقًا يقارب 0.3 إلى 0.1 ضغط جوي قياسي، وهو يقع ضمن نطاق الفراغ الخشن أو الفراغ المنخفض.
- الضغط المطلق بالصيغة العلمية: يشير إلى ما بين 10⁻⁷ و10⁻⁹ من الضغط الجوي القياسي (حوالي 10⁻² إلى 10⁻⁴) Pa)، ينتمي إلى نطاق الفراغ العالي إلى الفراغ فائق العلو.
تحقيق الضغط السلبي الصناعي (-0.7 ~ -0.9 MPa معدات فراغية)
بالنسبة لاحتياجات الفراغ الخشن والفراغ المنخفض الشائعة في الصناعة، تُوفِّر الأجهزة التالية ضغطًا سلبيًا مستقرًا ضمن هذا النطاق:
- مضخة فراغ بنظام الختم الزيتي والدوار الشريطييتم ضخ الهواء عن طريق تحريك شفرات دوّارة داخل حجرة المضخة لتغيير الحجم. ويمكن لمضخات الشفرات الدوّارة ذات المرحلة الواحدة أو المزدوجة تحقيق ذلك بسهولة. -0.09 MPa تُستخدم درجات الفراغ المذكورة أعلاه على نطاق واسع في التغليف، وإزالة الغازات، والمختبرات الأساسية.
- مضخة فراغ ذات حلقة سائلةيستخدم الماء أو سوائل أخرى كسائل عمل، وهو مناسب لشفط الغازات التي تحتوي على كميات كبيرة من بخار الماء أو كميات ضئيلة من الغبار، ويُظهر أداءً ممتازًا في صناعات الكيمياء وصناعة الورق.
- وحدة مضخة فراغ روتزلا يمكن لضخ روتز أن يُشغَّل مباشرةً في الغلاف الجوي؛ إذ يُستخدم عادةً على التوالي مع ضخّة الشفرات الدوّارة أو ضخّة الحلقة السائلة كمضخة أولية، مما يُعزِّز بشكل كبير معدل سحب الهواء ويُقلِّص الوقت اللازم للوصول إلى الضغط السلبي المطلوب.
معدات التفريغ التي تحقق فراغًا عاليًا (10⁻⁷ ~ 10⁻⁹ ضغط جوي)
إذا كانت الحاجة إلى فراغ شديد للغاية (أي ما يعادل جزءًا من عشرة ملايين إلى جزء من مليار من الضغط الجوي)، فإن المضخات الميكانيكية التقليدية لا تكفي، ويتعين استخدام مضخات الفراغ العالي أو مضخات الفراغ الفائق.
- مضخة جزيئية توربينية: من خلال شفرات دوّارة عالية السرعة، يتم توجيه جزيئات الغاز نحو مخرج العادم. عادةً ما يتطلب هذا الجهاز مضخة أولية مكملة، وهو جهاز أساسي للحصول على فراغ عالٍ وفراغ فائق، ويُستخدم بشكل شائع في تصنيع أشباه الموصلات وتحليل الأسطح.
- مضخة التكثيف منخفضة الحرارة: يُستخدم سطح شديد البرودة لتسييل أو امتزاز جزيئات الغاز. يتميز بسرعة ضخ عالية وخلو من التلوث النفطي، وهو مناسب لعمليات الطلاء بالتفريغ ومحاكاة البيئات الفضائية.
- مضخة أيونية بالرش: يتم إحداث تأيّن لجزيئات الغاز بواسطة تفريغ بانينغ، ثم يُستخدم المجال الكهربائي لتسريع الأيونات ودفعها إلى الكاثود التيتانيوم لتتشكّل طبقة مُدفونة. وهذه مضخة فراغ فائقة عالية لا تحتوي على أجزاء متحركة، وتُستخدم للحفاظ على ظروف فراغ فائق شديد الانخفاض.
توصيات لاختيار المعدات الفراغية وتكوين الأنظمة
لا يقتصر اختيار المعدات الفراغية المناسبة على معرفة الضغط الأقصى فحسب، بل يجب أيضًا أخذ العوامل التالية في الاعتبار بشكل شامل:
- مكونات الغازإذا احتوى الغاز على مكوّنات تآكلية أو كميات كبيرة من الأبخرة القابلة للتكثيف، فيجب اختيار مواد مقاومة للتآكل أو تجهيز النظام بفخٍّ بارد ومرشح.
- معدل ضخ الهواء: يعتمد الوقت اللازم لتحقيق الضغط المستهدف على السرعة الفعّالة للضخ وحجم النظام؛ إذ ينبغي تجهيز التجاويف ذات الحجم الكبير بمجموعة مضخات ذات سرعة ضخ عالية.
- متطلبات النظافةيُنصح بتجنب استخدام المضخات الميكانيكية ذات الأختام الزيتية في التطبيقات الحساسة للملوثات الزيتية، والاستعاضة عنها بمضخات لولبية جافة أو مجموعات مضخات خالية من الزيت كمرحلة أولية، وذلك لضمان نقاء البيئة الفراغية.
لا تعليق حتى الآن ، مرحبا بكم في الاستيلاء على الأريكة ~