Przeliczniki jednostek

Szybkie przeliczanie najczęściej używanych jednostek w technice próżniowej.

Ciśnienie

Wartość Z jednostki Na jednostkę

Wynik—

Szybkość pompowania

Wartość Z jednostki Na jednostkę

Wynik—

Przepływ / throughput gazu

Wartość Z jednostki Na jednostkę

Wynik—

Throughput ↔ przepływ standardowy

Q = p_std · V̇_std

Q: throughput / strumień gazu
p_std: ciśnienie standardowe
V̇_std: standardowy przepływ objętościowy

Wartość Z jednostki Na jednostkę Warunki standardowe

Q = —

Kalkulatory próżniowe

Logiczny ciąg obliczeń: od przepływu i przewodności elementów instalacji, przez efektywną szybkość pompowania, do czasu odpompowania i przebiegu p(t).

Przepływ i przewodność

Wyznacz przepływ oraz przewodności poszczególnych elementów, a następnie przewodność całkowitą instalacji.

Throughput: Q = S × p

Q = S · p

Q: throughput / strumień gazu
S: szybkość pompowania
p: ciśnienie

Szybkość S Jednostka S Ciśnienie p Jednostka p

Q = — Pa·m³/s (— mbar·l/s)

Przewodność rury

C = f(D,L,p₁,p₂,gas,T)

C: przewodność rury
D: średnica wewnętrzna
L: długość rury
p₁,p₂: ciśnienie na wejściu i wyjściu

Tryb obliczeń Średnica D [mm] Długość L [mm] Ciśnienie p₁ [mbar] Ciśnienie p₂ [mbar] Gaz Temperatura [°C]

C = —

—

Przewodność kolana

C_kol = f(D,R,α,p₁,p₂,gas,T)

C_kol: przewodność kolana
R: promień gięcia
α: kąt kolana
p₁,p₂: ciśnienie na wejściu i wyjściu

Tryb obliczeń Typ kolana Średnica D [mm] Promień gięcia R [mm]Domyślnie: standardowe R/D = 1,0; long radius R/D = 1,5. Dla bardzo krótkich / ostrych kolan orientacyjnie R/D ≈ 0,5–0,8. R można zmienić ręcznie. Ciśnienie p₁ [mbar] Ciśnienie p₂ [mbar] Gaz Temperatura [°C]

C_kol = —

—

Przewodność otworu

C = f(A,gas,T)

C: przewodność otworu
A: pole powierzchni otworu
T: temperatura gazu

Średnica otworu D [mm] Gaz Temperatura [°C]

C = —

Przewodność całkowita instalacji

1 / C_tot = Σ 1 / C_i

C_tot: przewodność całkowita instalacji
C_i: przewodność kolejnego elementu

C₁ [l/s] C₂ [l/s] C₃ [l/s] C₄ [l/s]

C_tot = —

Układ pompowy + instalacja

Połącz szybkość pompowania układu pompowego z przewodnością całkowitą instalacji i wyznacz efektywną szybkość pompowania przy komorze.

Efektywna szybkość pompowania – rozbudowany

1 / S_ef = 1 / S_p + 1 / C_tot

S_ef: efektywna szybkość pompowania
S_p: szybkość pompy
C_tot: przewodność całkowita instalacji

Szybkość pompy S_p Przewodność całkowita C_tot Jednostka

S_ef = —

III

Odpompowanie komory – model uproszczony

Orientacyjne oszacowanie czasu odpompowania przy stałej efektywnej szybkości pompowania. Zakres modelu: próżnia wstępna do p₂ = 1 mbar.

Czas odpompowania – model uproszczony

t = V / S_ef · ln(p₁ / p₂)

t: czas odpompowania
V: objętość komory
S_ef: efektywna szybkość pompowania
p₁: ciśnienie początkowe
p₂: ciśnienie końcowe

Objętość V Jednostka V Efektywna szybkość S_ef Jednostka S_ef Ciśnienie początkowe p₁ Ciśnienie końcowe p₂ Minimalne p₂ dla tego modelu: 1 mbar. Jednostka ciśnienia Jednostka czasu

t = —

Zakres modelu: p₂ ≥ 1 mbar. Obliczenie zakłada stałe S_ef i nie uwzględnia q(t), Q ani S(p). Dla niższych ciśnień przejdź do Doboru układu pompowego

Wykres p(t)

Wykres aktualizuje się automatycznie na podstawie parametrów kalkulatora czasu odpompowania.

Dobór układu pompowego

Pump System Designer — kreator doboru komory, instalacji i układu pompowego. Wersja 2.0.6.

Autorska koncepcja i struktura funkcjonalna Pump System Designer: © APVACUUM Sp. z o.o.

Komora próżniowa

Geometria Jednostka wymiarów Średnica D Długość L Materiał Stan powierzchniLista jest automatycznie ograniczana do zweryfikowanych profili q(t) typu SOURCE dostępnych w AED dla wybranego materiału.

V—

A—

Element / obciążenie gazowe w komorzeOpcjonalny model stałej desorpcji elementu badanego umieszczonego wewnątrz komory.

WYŁ.

Tor HV

KomoraTor HVTurboForelineUkład wstępny

C_tot(p_ref) = — Podgląd przewodności całkowitej zostanie obliczony po zdefiniowaniu elementu.

Pompa turbomolekularna (opcjonalnie)

Brak wyboru turbopompy oznacza tryb próżni niskiej/średniej oparty wyłącznie na układzie pomp wstępnych. Wybranie turbopompy automatycznie aktywuje model wysokiej próżni.

Nie wybrano turbopompy — aktywny tryb układu wstępnego.

Parametry procesu

Ciśnienie początkowe p₁

Domyślnie 1000 mbar. Ciśnienie końcowe p₂

Domyślnie: minimalne ciśnienie dla wybranego układu pompowego. Temperatura [°C] Gaz

Tryb próżni niskiej/średniej: obliczenia wykorzystują V, przewodność instalacji i pełną charakterystykę S_backing(p). Model q(t) oraz Q_leak są w tym trybie pomijane.

1000 mbar → 1×10⁻⁶ mbar

Kontrola osiągalności p₂

Wybierz pompę, aby sprawdzić minimalne ciśnienie konfiguracji.

Tryb układu wstępnego: p_ultimate + S_backing(p) + przewodność instalacji. Po wyborze turbopompy aktywowane są q(t), Q_leak, S_turbo(p) i ograniczenia foreline.

Wyniki

CZAS DO p₂—

S EFEKTYWNA @ p₂—

OCENA—

Schemat zaprojektowanego układu

Graficzna reprezentacja konfiguracji — schemat nie jest wykonany w skali.

Schemat zostanie wygenerowany po poprawnym zakończeniu symulacji.

DIAGNOSTYKA BŁĘDU PHYSICS ENGINE —

—

result.ok: — result.error: — render stage: —

p chamber [mbar]—

p in [mbar]—

S turbo [l/s]—

C HV [l/s]—

Q turbo [mbar·l/s]—

Q line [mbar·l/s]—

p fore [mbar]—

czas [s]—

Raport PDF jest dostępny po poprawnym zakończeniu symulacji.

Diagnostyka charakterystyk

Punkty kontrolne Physics Engine do porównania z kalkulatorami producentów: p, S_turbo, C_HV, S_eff, Q_out(t), stałe Q_des, Q_total(t), p_eq(t), p_fore i czas. Gwiazdka przy fazie oznacza, że ciśnienie na wlocie turbo jest poniżej najniższego punktu krzywej AED; S_turbo jest wtedy utrzymywane na ostatniej zweryfikowanej wartości, ale C_HV i S_eff są nadal obliczane.

p [mbar]	Faza	S_turbo [l/s]	C_HV [l/s]	S_eff [l/s]	Q_out(t) [mbar·l/s]	Q_des [mbar·l/s]	Q_total(t) [mbar·l/s]	p_eq(t) [mbar]	p_fore [mbar]	t
Brak danych — uruchom symulację.

p(t) — Krzywa odpompowania

Widok osi X: 0–20 min

p [mbar] t [min]

PUMPS ONLY PUMPS + Q_leak PUMPS + Q_out FULL MODEL

Beta.13.2 — rozdzielenie wpływu obciążeń gazowych

Cztery symulacje wykorzystują identyczny układ pompowy, S_system(p), diagnostyczny limit Q_cont i twardy limit p_fore,max. Q_cont nie obcina charakterystyki S(p). Warianty pomocnicze rozdzielają Q_leak i Q_out(t); pełny model dodatkowo uwzględnia stałe Q_des elementu. Tabela pokazuje czas osiągnięcia kolejnych dekad ciśnienia.

p [mbar]	Tylko pompy	+ Q_leak	+ Q_out	Pełny model
Brak danych — uruchom symulację.

Diagnostyka zostanie obliczona razem z symulacją główną.

S(p) — Krzywa prędkości pompowania

S [l/s] p [mbar] (LOG)

S_turbo(p) S_backing(p) S_system(p) — SYSTEM TURBO MODE

Wybierz pompę, aby wyświetlić charakterystykę S(p) z AED.

Beta.13.9.3 — statyczna prezentacja S(p) + Q_cont jako limit diagnostyczny. Pełne krzywe S_turbo(p) i S_backing(p) są prezentowane bez ucinania w punkcie przełączenia. Pionowy znacznik MODE SWITCH pokazuje p_switch. Czerwona krzywa S_system(p) — SYSTEM TURBO MODE jest rysowana wyłącznie po stronie turbo i pokazuje statyczną prędkość dostępną na komorze po uwzględnieniu toru HV oraz ograniczeń szeregu turbo–foreline–backing. Parametr „gas throughput at final rotational speed” jest traktowany jako diagnostyczny limit ciągłego obciążenia Q_cont, a nie jako ograniczenie obcinające S(p). Dynamiczny run-up pozostaje wyłącznie w symulacji p(t).

Informacja o dokładności obliczeń

Wyniki symulacji mają charakter orientacyjny. Charakterystyki S(p) mogą zawierać dane interpolowane, aproksymowane lub zdigitalizowane z charakterystyk publikowanych przez producentów pomp.

Dane techniczne AED

Dane referencyjne dotyczące zakresów próżni, właściwości gazów i materiałów stosowanych w technice próżniowej.

Zakresy próżni

Zakres	Od	Do	Przykładowe zastosowanie
Próżnia niskaLow vacuum	10⁵ Pa	10² Pa	Pompy wyporowe, chwytaki próżniowe
Próżnia średniaMedium vacuum	10² Pa	10⁻¹ Pa	Suszenie, impregnacja, procesy technologiczne
Próżnia wysokaHigh vacuum	10⁻¹ Pa	10⁻⁵ Pa	Napylanie, spektrometria, badania powierzchni
Próżnia bardzo wysokaVery high vacuum	10⁻⁵ Pa	10⁻⁷ Pa	Zaawansowane systemy badawcze
Próżnia ultrawysokaUltra-high vacuum	10⁻⁷ Pa	10⁻¹⁰ Pa	Fizyka powierzchni, akceleratory
Próżnia ekstremalnie wysokaExtreme-high vacuum	< 10⁻¹⁰ Pa	—	Specjalistyczne instalacje badawcze

Podstawowe właściwości gazów przy ok. 20–25°C

GAZ	WZÓR	MASA MOLOWA g/mol	LEPKOŚĆ DYNAMICZNA mPa·s	PRZEWODNOŚĆ CIEPLNA W/(m·K)
PowietrzeAir	—	28.965	0.0185	0.0262
AzotNitrogen	N₂	28.0134	0.0178	0.0258
TlenOxygen	O₂	31.9988	0.0202	0.0263
HelHelium	He	4.0026	0.0196	0.1513
WodórHydrogen	H₂	2.0159	0.0089	0.1805
ArgonArgon	Ar	39.948	0.0226	0.0177
Dwutlenek węglaCarbon dioxide	CO₂	44.0095	0.0148	0.0168
Para wodnaWater vapor	H₂O	18.0153	0.009	0.0185

Wartości mają charakter referencyjny. Temperaturę odniesienia i źródło danych należy sprawdzić w rekordzie AED.

Materiały próżniowe – specyficzna szybkość odgazowania

MATERIAŁ	STAN / PRZYGOTOWANIE	TEMPERATURA	CZAS POMPOWANIA	SPECYFICZNA SZYBKOŚĆ ODGAZOWANIA q	UWAGI
Stal nierdzewna 316LStainless steel 316L	ElektropolerowanaElectropolished	RT (profil q(t)); obróbka wg przygotowania	10–80 h (zakres dopasowania)	4.64 × 10⁻¹⁰ mbar·l·s⁻¹·cm⁻²	Elektropolerowanie; bez wygrzewania 400°C. Dopasowanie q(t) dla 316L w temperaturze pokojowej, zakres pomiarowy 10–80 h.
Stal nierdzewna 316LStainless steel 316L	Wygrzewana w powietrzu 400°C / 100 hAir-baked 400°C / 100 h	RT (profil q(t)); obróbka wg przygotowania	10–80 h (zakres dopasowania)	4.88 × 10⁻¹⁰ mbar·l·s⁻¹·cm⁻²	Wygrzewanie w powietrzu: 400°C przez 100 h. Dopasowanie q(t) dla 316L w temperaturze pokojowej, zakres pomiarowy 10–80 h.
Stal nierdzewna 316LStainless steel 316L	Wygrzewana próżniowo 400°C / 100 hVacuum-baked 400°C / 100 h	RT (profil q(t)); obróbka wg przygotowania	10–80 h (zakres dopasowania)	3.46 × 10⁻¹⁰ mbar·l·s⁻¹·cm⁻²	Wygrzewanie w próżni: 400°C przez 100 h. Dopasowanie q(t) dla 316L w temperaturze pokojowej, zakres pomiarowy 10–80 h.
Stal nierdzewna 304LStainless steel 304L	Oczyszczona / odtłuszczona, niewygrzewanaCleaned / degreased, unbaked	RT	NIST q(t): 2×10³–10⁵ s	1,2 × 10⁻¹⁰ … 2,4 × 10⁻⁸ mbar·l·s⁻¹·cm⁻²	Profil źródłowy NIST 2021, 304L, komora oczyszczona/odtłuszczona i niewygrzewana.
Stal nierdzewna 316LStainless steel 316L	Oczyszczona / odtłuszczona, niewygrzewanaCleaned / degreased, unbaked	RT	NIST q(t): 2×10³–10⁵ s	6,9 × 10⁻¹¹ … 4,1 × 10⁻⁹ mbar·l·s⁻¹·cm⁻²	Profil źródłowy NIST 2021, 316L, powtórzenie 2; komora oczyszczona/odtłuszczona i niewygrzewana.
Aluminium 6061Aluminium 6061	Oczyszczona / odtłuszczona, niewygrzewanaCleaned / degreased, unbaked	RT	NIST q(t): 2×10³–10⁵ s	3,0 × 10⁻¹⁰ … 1,6 × 10⁻⁸ mbar·l·s⁻¹·cm⁻²	Profil źródłowy NIST 2021, Aluminium 6061, komora oczyszczona/odtłuszczona i niewygrzewana.

Wartości q mają charakter orientacyjny. Specyficzna szybkość odgazowania nie jest stałą materiałową i zależy m.in. od przygotowania powierzchni, czasu pompowania, wilgoci, historii ekspozycji oraz bakeoutu.

APVACUUM Toolbox

Toolbox

Przeliczniki jednostek

Ciśnienie

Szybkość pompowania

Przepływ / throughput gazu

Throughput ↔ przepływ standardowy

Kalkulatory próżniowe

Przepływ i przewodność

Throughput: Q = S × p

Przewodność rury

Przewodność kolana

Przewodność otworu

Przewodność całkowita instalacji

Układ pompowy + instalacja

Efektywna szybkość pompowania – rozbudowany

Odpompowanie komory – model uproszczony

Czas odpompowania – model uproszczony

Wykres p(t)

Dobór układu pompowego

Komora próżniowa

Tor HV

Pompa turbomolekularna (opcjonalnie)

Foreline — TURBO → BACKING

Układ pomp wstępnych

Parametry procesu

Model odgazowania powierzchni — tryb TURBO

Wyniki

Schemat zaprojektowanego układu

Przyjęty model odgazowania

Diagnostyka charakterystyk

Beta.13.2 — rozdzielenie wpływu obciążeń gazowych

Dane techniczne AED

Zakresy próżni

Podstawowe właściwości gazów przy ok. 20–25°C

Materiały próżniowe – specyficzna szybkość odgazowania