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【摘 要】真空技术,在我国有着悠久的历史,早在铁器时代,我国就有了风箱鼓风法,而传统中医手里的火罐,也是真空技术在医学中的应用,在这一点上,比国外的研究早上好几百年。所以说,在早期的科学文明史上,是不能忽略祖先的杰出贡献的。到了现代,随着机电一体化、智能化和自动化的发展,真空技术的应用,也达到了一个崭新的阶段。本文将对真空技术在自动化中的实践,进行简要分析。
【关键词】真空技术;设备自动化;实践分析
在“真空”这一门特殊的科学里,对于这两个字的定义,就是在我们给的一个范围明确的空间里,比空间外面的大气压的压力状态低。也就是说,我们所说的“真空状态”,简单来讲就是瓶子里的空气特别特别少,可以忽略不计的状态。这种真空状态,基本上有这样两个特点:因为容器里的气压低于大气压,所以在地球表面上的真空容器,都会受到大气压力的作用,也就是说,瓶子里和瓶子外气压大小所差的数值,其實就是压强差的大小;因为真空状态下瓶子里几乎没有空气,所以气体分子密度,比外边的大气气体分子密度要小。为了保证真空系统能达到和保持工作需要的真空度,除了需要配备合适的、抽气性能良好的真空泵以外,真空系统和其零部件还必须经过严格的检漏。
一、真空技术的简单介绍
真空技术是依托于低于大气压力下的物理环境,进行科学实验、物理实验以及工艺制作等。真空获得、真空测量、真空检漏和真空应用,是真空技术的主要内容,他们之间,是相辅相成的关系。虽然我国很早以前就有了真空技术的应用,但是直到1940年以后,真空技术才开始成为一门独立的科学[1]。
二、真空技术的工作原理
(一)真空泵的工作原理
真空泵,是一种利用在吸入口的位置形成负压,而在对应的排气口位置通向大气,在吸入口和排气口的两端,就会得到较大的压力用于排出气体的装置。当遇到被吸住的物体时,处在真空切换阀位置上的电磁铁就会开始通电的状态,牢牢吸住物体。当达到开始时在真空压力开关上设定的真空度的时候,就会发出相应的电信号,开始下一步工序的实施。而当物体要被放开的时候,处在真空切换阀位置上的电磁铁就会自动断电,这时,真空破坏阀位置上的电磁铁就会开始通电,把被压缩的空气送入干燥器和真空吸盘、减压阀、和真空过滤器,此时,就会因为真空状态遭到破坏,达到放开物体的目的。[2]对于真空泵的工作来说,在一个真空管的线路上,最好是只放置一个真空吸附夹,因为如果在一个线路上,同时放置多个吸附夹,那么如果其中一个损坏或是故障,就会对造成整个线路的破坏。
(二)真空发生器的工作原理
真空发生器,就是利用流动的压缩空气,形成一定真空度的元件。根据流动气体的绝热气体状态方程、连续方程和能量方程,可得:马赫数M等于地声速c和流速u的比,即:M=u/c[3]。在流动状态下的M小于0.2至0.3时,可视为不可压缩流动;而当M小于1大于0.3时,叫做亚声速流动;当M等于1时,叫做声速流动;如果M大于1,就叫做超音速流动。也就是说,在马赫数M小于1时,气体处在亚声速流动状态,当气体顺着流动的方向管道流出,出现截面面积减小的情况,那么此时的流动速度就会增高,而相应的气体压力就会降低。如果马赫数M大于1,气体则处在超声速流动状态,当气体沿着流动方向管道流出时,出现截面面积减小的情况,此时的气流速度就会增高,那么相对应的气体压力就会降低。对于可以被压缩的流体来说,如果想要让亚音速气流提升成超音速气流,那么就需要先收缩后扩张,这种管叫做瓦尔管。真空发生器是由3个部分构成的,分别是接收管、负压腔和拉瓦尔管。当将压缩空气进入到入口后,拉瓦尔管就会先进行收缩之后再进行扩张,而在另一端的喷嘴,就会产生射流。合理的对喷管参数进行选择,就能促使通入进口处的,原本处在亚音速状态的压缩空气,提升至超音速状态,这个时候就会喷射出紊流射流。而高速射流可以把处在负压腔当中的气体全部卷走,使得此腔成为整个系统中的低压区,如果将真空吸附夹具放置在真空吸取口处,凭借真空状态的压力,就可以把物体牢固而又平稳的吸住。对于真空发生器系统来说,当系统成功的把物体吸住时,处在供给阀上的电磁铁就会通电,而形成的压缩空气经过消声器和真空发生器后,就会排入到大气之中。因为真空发生器所具有的特殊作用,所以真空吸盘的位置就会形成真空状态,把物体吸住。如果真空度已经达到开关所设定的相应压力,就会发出电信号,然后开始下一步的工序实施。当物体被放开的时候,处在真空切换阀位置上的电磁铁就会自动断电,而处在真空破坏阀处位置上所设置的电磁铁就会立即通电。经过压缩的空气通过干燥器及真空吸盘、节流阀、油雾分离器和真空过滤器时,真空系统就会遭到破坏,把物体放开,释放工件[4]。
三、两种真空系统的性能比较
真空发生器的流量及排气特性曲线所呈现出的,是供给压力与吸人流量、 空气消耗量及真空度之间的关系。从曲线中我们可以知道,在某个特定的攻击压力状态下,会达到极限值的最大真空度[5]。另外,在吸人流量方面也达到了极限值,达到最大吸入流量的极限值,与最大真空度的极限值,在具体的压力供给方面则不同。所以,空气的消耗量是与气源供给压力相关的,可以有效的对真空吸附夹具发生的泄漏状况予以避免,同时还可以减少泄露部分对其他的真空吸附夹具所造成的影响。在现实工作中,真空发生器所具有的供给压力维持在0.39~0.44Mpa是最为合适的,如果出现压力过低或过高的状况,都会造成真空发生器在性能上的降低。所以,在真空发生器的进气口处安装减压阀,可以保证供气压力的稳定性。由对比试验了解到,真空泵系统所具有的最大真空度为101.2kpa,所以说,它具有很大的最大吸入流量,但是真空泵系统安装不方便,体积大而且结构复杂;而对于真空发声器系统而言,其具有的最大真空度为83kpa,虽然不具有较大的真空的吸人流量,但是它价格低、安装方便、体积小而且结构简单。所以,如果对于真空吸取口处的最大真空度要求较低,还想保证工件与真空吸附夹具之间出现较少的泄漏,那么选用真空发生器系统是最合适的。 四、真空技术在设备中的应用
真空技术有着广泛的应用范围,从食品药品、建筑工程、到航空航天的很多工农业和科学研究中,都有真空技术的渗透,本文将选取几个代表性的例子,进行简要说明。
(一)真空技术在运输、起吊、吸引和真空造型等设备中的应用
真空运输、起吊和吸引设备,所利用的原理都是真空和大气之间的压力差[6]。因为这几种机械,都有着压强均匀的特点,所以可以保证在任何形状的平面上做到封闭式密接。多用于吸取粮食、煤粉、石灰、水泥、碎末等粉状物。以及水泥地板、公路、跑道的快速干燥,胸膜积水的治疗,和原子弹爆炸一类的辐射尘埃的吸收等等。因为这些设备的结构相对简单,操作和维护都比较方便,而且在整个起吊、吸引过程中没有污染,还具有高效率和安全性,所以发展前景极为广阔。
同样利用压差力的还有真空造型。在高级工艺品、军用地图、自动浮雕、文物,以及微波炉里的波導制作等方面,都运用了这项技术。
另外,在真空过滤和真空浸渍方面,也有真空力的应用。在很多工业制作上,使用连续的真空过滤,把粘度较大的悬浮液在差压力的作用下通过微细筛孔,达到固液分离的目的。而真空浸渍,则会把前卫物质进行抽空,然后在液体中填进新物质,这样的工艺可以节省大量棉布,并达到化劣质为优质的目的,而且已经达到了预期的效果。
(二)真空技术在电器中的应用
利用电场和磁场来控制电子在空间的行为,来显示图像并且放大、振荡的过程,真空电器件的工作原理。所以要保证电子和气体分子不会碰撞到一起,保证电子沿着规定好的路线运动,不让电子发射热导致氧化中毒。所以我们要把电子器件里边的空气抽出来,按照规定的不同要求,抽出不同量的空气,才能保证电子器件的正常工作,这就是真空在电器件里的应用[7]。在这个行业里所生产的电真空器件,主要是各种电子管类,比如说:速调管、行波管、发射管等等;各种离子管:泵弧整流管、计数管、雷达电线开关等等;各种电子束管:摄象管、显象管、变象管等等;各种电光源管:照明灯,光谱灯、仪器用灯等等;以及中子管、电子衍射仪、x光显微镜;各种粒子加速器、核辐射谱仪、气体激光器。还有,真空里产生的电子束,可以进行除气、熔炼、提纯的工作,并且对难熔金属也可以进行切割、打孔、焊接等等。这这种工艺手段的运用,提升了很多工艺,对工厂生产和工业技术的进步奠定了坚实的基础。
(三)真空在食品技术中的应用
科技改革已经进行了很多年,在食品包装上,人类还是格外关注的[8]。因为我们发现,这样包装,不仅可以不受氧气影响而变质,昆虫也无法生长危害,而且病菌一类也没有生存空间,食物可以保存的很久。而且包装生产的设备价格便宜,使用也非常简单,装材料成本也非常低而且便于普及。真空包装的食品种类非常丰富,比如榨菜、酸菜、海带、水煮花生、咸蛋、豆制品、鸭脖等等。由于新鲜的产品从收获,到制作,再到出售的过程中所经过的中间环节时间较长,容易造成严重损失,而采用真空来包装,可以使产品的价格和冷藏费用降低,从而有效减少生产成本,降低售价。所以,真空保鲜一定能在市场上占有一席之地,活跃在人们的生活中。
至于真空冷冻干燥技术,最早出现于二十世纪初,但是最近几年发展的非常迅速。这是因为它与传统的屋顶晾晒、热风烘干,红外干燥,悬挂风干相比,具备很多的优点。由于冷冻干燥要先把食物原材料冷冻起来,然后把空气抽干,使原材料中的水分,直接升华消失。因此冻干后的制品还能保持原来的形状,方便加水后恢复原状。而且低温干燥还可以防止食物遇热分解或变质,从而保证了材料的洁净、新鲜和原味。同时,由于没有空气,干燥的食物不会氧化发霉,所以干燥后的食品,安全性非常高。现在,真空在食品方面的应用越来越多,还真是“民以食为天”。
(四)真空在航天工业中的应用
航天技术是最需要真空的,因为运载卫星、火箭、宇宙探测器等各种空间飞行器,在空间飞行的时候,都是在宇宙的自然环境中运行的。所以他们除了会受到太空环境的直接影响外,还会受到太阳辐射、太阳温度还有各种物质的影响。而这些影响都会对器材造成无法挽回的损害,以及仪器灵敏度的失灵,从而导致这些飞行器的工作遭到破坏,甚至会导致宇航员的严重伤亡[9]。所以,在地面上建立模拟宇宙空间模拟实验的装置,模拟空间飞行情况是十分有必要的。因为只有在各种飞行器通过了地面的模拟实验,掌握航天器会遇到的各种影响工作的条件和变化,消除飞行中可能存在的各种隐患,才能确保飞行器及宇航员的安全。航天事业是我们发展进步的一个重要部分,前提是保证航天员的安全。
(五)受控核聚变中真空的应用
加速器,就是一种对粒子加速,用来获得高能源的装置。打个比方,就好比是风扇,让扇叶在飞速运转的过程中形成风一样。在加速器中,能够产生各种能量的电子、质子以及其它重离子。而利用这些粒子与物质间会相互影响,发生变化,产生各种各样特征的次级粒子,如超子、中子、反粒子等。加速器产生的粒子和射线,可以用于核物理的研究,以及农林牧副渔等行业和部门。为里了保证粒子不和空气里的东西产生变化,所以空气剩余量必须能够让粒子按照规定好的方式来运动,否则不但会降低粒子能量,而且还会因为真空度不够,导致加速器被击穿,使其工作状态陷入瘫痪。
现在,像煤炭、石油这种资源越来越少,和大量能源过度消耗所引起的环境污染,所以我们迫切需要开发新能源来进行生产,其中受控核聚变所能产生的巨大能源,就是对我们最合适的一种。
现阶段这种新能源的创造主要有两种,一是把重原子核分开为两个轻原子核的过程。利用其裂变反应过程中所产生的巨大的能量,建立原子能发电站;另一种是利用两个轻原子二合一,如氘、氚,聚合成一个重原子核能释放出来的巨大能量,这就是我们说的核聚变反应。如果想要利用这种反应来产生能量,那我们必须要对反应过程加以控制,所以这种反应叫做受控核聚变。由于这种聚变的原料可以从海水中提取,所以它的发展前途是很宽广的。 但是核聚变反应对于温度的要求很高,只有达到2亿度才行,而这样超高的温度,只有像太阳那样的恒星内部才能达到。而且如果氘氚中含有杂质,就很难达到这样的超高温。就像酒精的燃点一样,所以,将核聚变装置空气抽干,抽到十分清洁的超高度真空状态,是最为基本的条件。而真空度的一般要求,是在10-7~10-9Pa范围内[10]。
五、真空技术的发展前景分析
随着我国经济的进步,特别是近年来表面科学、微电子学、材料科学、航天工业等高科学技术的发展,和与国际接壤程度的提高,对真空技术的要求越来越高。真空科学作为这些高技术发展里的核心内容,它的作用是不能被忽视的。比如说,在现在兴起的微电子学和元器件的制作要求里,不仅要求抽取到超高真空和真空气氛清洁无油,而且要求其对于腐蚀和粉尘有较强的耐受性。在真空测量方面,我国与发达国家之间的技术差距也还很大,主要表现在真空规管的结构,集成电路、数字显示和自动换挡等新技术的采用,以及超高空测量的准度上。所以尽快的促进真空技术的成熟度,用途向多用化、自动化及外观体积小、外形美观等方面发展,也是一个重要的问题。另外,为了鞥跟上国际发展的脚步,达到在极高真空测量,和特殊条件下的真空测量,保证做到如何在超高、和困难环境下的测量结果精准,达到真空技术领域中的先进水平,也是我国真空技术工作者面临的一项艰巨挑战。
结束语
综上所述,真空技术在我国,还属于发展阶段,在前景上还有很大的发展空间,而如果想使用这项技术,达到经济的全面发展,我们面临的困难还很多,要学习的东西也很多。所以,我们要加强对科学技术的重视,培养更多优秀的人才,学习发达国家的先进经验,坚持“科学技术是第一生产力”的方针,让我国的发展,步入新的阶段。
参考文献:
[1]李鹏,赵维贤,宁超,等.真空技术在设备自动化中的应用[J].山东工业技术,2016(19):284-284.
[2]张群生,黄诚,李华川.真空技术在设备自动化中的应用[J].装备制造技术,2018(1):116-117.
[3]李鹏飞.真空吸附技术自动化设备中的应用[J].内燃机与配件,2018(4).:1-1.
[4]宋卓伟.机械设备自动化技术的实践应用研究[J].现代职业教育,2018(7):233-233.
[5]白雪原,孙东明,周通,等.真空吸盘技术在剥离始极片中的应用[J].起重运输机械,2017(1):78-81.
[6]郑用武.真空技术在激光中的應用[J].真空科学与技术学报,2016(a10):23-27.
[7]吴兴会.真空技术在制药机械工业中的应用[J].黑龙江科学,2017,8(12):168-169.
[8]杨乃恒.真空技术及应用系列讲座[J].真空,2017(1):85-87.
[9]葛婉贞,陈仙春,罗根松.真空技术一些创新问题的探讨[J].真空,2017,54(2):25-30.
[10]全国真空技术标准化技术委员会.2018年发布的真空技术标准[J].真空,2018,55(2):82-82.
【关键词】真空技术;设备自动化;实践分析
在“真空”这一门特殊的科学里,对于这两个字的定义,就是在我们给的一个范围明确的空间里,比空间外面的大气压的压力状态低。也就是说,我们所说的“真空状态”,简单来讲就是瓶子里的空气特别特别少,可以忽略不计的状态。这种真空状态,基本上有这样两个特点:因为容器里的气压低于大气压,所以在地球表面上的真空容器,都会受到大气压力的作用,也就是说,瓶子里和瓶子外气压大小所差的数值,其實就是压强差的大小;因为真空状态下瓶子里几乎没有空气,所以气体分子密度,比外边的大气气体分子密度要小。为了保证真空系统能达到和保持工作需要的真空度,除了需要配备合适的、抽气性能良好的真空泵以外,真空系统和其零部件还必须经过严格的检漏。
一、真空技术的简单介绍
真空技术是依托于低于大气压力下的物理环境,进行科学实验、物理实验以及工艺制作等。真空获得、真空测量、真空检漏和真空应用,是真空技术的主要内容,他们之间,是相辅相成的关系。虽然我国很早以前就有了真空技术的应用,但是直到1940年以后,真空技术才开始成为一门独立的科学[1]。
二、真空技术的工作原理
(一)真空泵的工作原理
真空泵,是一种利用在吸入口的位置形成负压,而在对应的排气口位置通向大气,在吸入口和排气口的两端,就会得到较大的压力用于排出气体的装置。当遇到被吸住的物体时,处在真空切换阀位置上的电磁铁就会开始通电的状态,牢牢吸住物体。当达到开始时在真空压力开关上设定的真空度的时候,就会发出相应的电信号,开始下一步工序的实施。而当物体要被放开的时候,处在真空切换阀位置上的电磁铁就会自动断电,这时,真空破坏阀位置上的电磁铁就会开始通电,把被压缩的空气送入干燥器和真空吸盘、减压阀、和真空过滤器,此时,就会因为真空状态遭到破坏,达到放开物体的目的。[2]对于真空泵的工作来说,在一个真空管的线路上,最好是只放置一个真空吸附夹,因为如果在一个线路上,同时放置多个吸附夹,那么如果其中一个损坏或是故障,就会对造成整个线路的破坏。
(二)真空发生器的工作原理
真空发生器,就是利用流动的压缩空气,形成一定真空度的元件。根据流动气体的绝热气体状态方程、连续方程和能量方程,可得:马赫数M等于地声速c和流速u的比,即:M=u/c[3]。在流动状态下的M小于0.2至0.3时,可视为不可压缩流动;而当M小于1大于0.3时,叫做亚声速流动;当M等于1时,叫做声速流动;如果M大于1,就叫做超音速流动。也就是说,在马赫数M小于1时,气体处在亚声速流动状态,当气体顺着流动的方向管道流出,出现截面面积减小的情况,那么此时的流动速度就会增高,而相应的气体压力就会降低。如果马赫数M大于1,气体则处在超声速流动状态,当气体沿着流动方向管道流出时,出现截面面积减小的情况,此时的气流速度就会增高,那么相对应的气体压力就会降低。对于可以被压缩的流体来说,如果想要让亚音速气流提升成超音速气流,那么就需要先收缩后扩张,这种管叫做瓦尔管。真空发生器是由3个部分构成的,分别是接收管、负压腔和拉瓦尔管。当将压缩空气进入到入口后,拉瓦尔管就会先进行收缩之后再进行扩张,而在另一端的喷嘴,就会产生射流。合理的对喷管参数进行选择,就能促使通入进口处的,原本处在亚音速状态的压缩空气,提升至超音速状态,这个时候就会喷射出紊流射流。而高速射流可以把处在负压腔当中的气体全部卷走,使得此腔成为整个系统中的低压区,如果将真空吸附夹具放置在真空吸取口处,凭借真空状态的压力,就可以把物体牢固而又平稳的吸住。对于真空发生器系统来说,当系统成功的把物体吸住时,处在供给阀上的电磁铁就会通电,而形成的压缩空气经过消声器和真空发生器后,就会排入到大气之中。因为真空发生器所具有的特殊作用,所以真空吸盘的位置就会形成真空状态,把物体吸住。如果真空度已经达到开关所设定的相应压力,就会发出电信号,然后开始下一步的工序实施。当物体被放开的时候,处在真空切换阀位置上的电磁铁就会自动断电,而处在真空破坏阀处位置上所设置的电磁铁就会立即通电。经过压缩的空气通过干燥器及真空吸盘、节流阀、油雾分离器和真空过滤器时,真空系统就会遭到破坏,把物体放开,释放工件[4]。
三、两种真空系统的性能比较
真空发生器的流量及排气特性曲线所呈现出的,是供给压力与吸人流量、 空气消耗量及真空度之间的关系。从曲线中我们可以知道,在某个特定的攻击压力状态下,会达到极限值的最大真空度[5]。另外,在吸人流量方面也达到了极限值,达到最大吸入流量的极限值,与最大真空度的极限值,在具体的压力供给方面则不同。所以,空气的消耗量是与气源供给压力相关的,可以有效的对真空吸附夹具发生的泄漏状况予以避免,同时还可以减少泄露部分对其他的真空吸附夹具所造成的影响。在现实工作中,真空发生器所具有的供给压力维持在0.39~0.44Mpa是最为合适的,如果出现压力过低或过高的状况,都会造成真空发生器在性能上的降低。所以,在真空发生器的进气口处安装减压阀,可以保证供气压力的稳定性。由对比试验了解到,真空泵系统所具有的最大真空度为101.2kpa,所以说,它具有很大的最大吸入流量,但是真空泵系统安装不方便,体积大而且结构复杂;而对于真空发声器系统而言,其具有的最大真空度为83kpa,虽然不具有较大的真空的吸人流量,但是它价格低、安装方便、体积小而且结构简单。所以,如果对于真空吸取口处的最大真空度要求较低,还想保证工件与真空吸附夹具之间出现较少的泄漏,那么选用真空发生器系统是最合适的。 四、真空技术在设备中的应用
真空技术有着广泛的应用范围,从食品药品、建筑工程、到航空航天的很多工农业和科学研究中,都有真空技术的渗透,本文将选取几个代表性的例子,进行简要说明。
(一)真空技术在运输、起吊、吸引和真空造型等设备中的应用
真空运输、起吊和吸引设备,所利用的原理都是真空和大气之间的压力差[6]。因为这几种机械,都有着压强均匀的特点,所以可以保证在任何形状的平面上做到封闭式密接。多用于吸取粮食、煤粉、石灰、水泥、碎末等粉状物。以及水泥地板、公路、跑道的快速干燥,胸膜积水的治疗,和原子弹爆炸一类的辐射尘埃的吸收等等。因为这些设备的结构相对简单,操作和维护都比较方便,而且在整个起吊、吸引过程中没有污染,还具有高效率和安全性,所以发展前景极为广阔。
同样利用压差力的还有真空造型。在高级工艺品、军用地图、自动浮雕、文物,以及微波炉里的波導制作等方面,都运用了这项技术。
另外,在真空过滤和真空浸渍方面,也有真空力的应用。在很多工业制作上,使用连续的真空过滤,把粘度较大的悬浮液在差压力的作用下通过微细筛孔,达到固液分离的目的。而真空浸渍,则会把前卫物质进行抽空,然后在液体中填进新物质,这样的工艺可以节省大量棉布,并达到化劣质为优质的目的,而且已经达到了预期的效果。
(二)真空技术在电器中的应用
利用电场和磁场来控制电子在空间的行为,来显示图像并且放大、振荡的过程,真空电器件的工作原理。所以要保证电子和气体分子不会碰撞到一起,保证电子沿着规定好的路线运动,不让电子发射热导致氧化中毒。所以我们要把电子器件里边的空气抽出来,按照规定的不同要求,抽出不同量的空气,才能保证电子器件的正常工作,这就是真空在电器件里的应用[7]。在这个行业里所生产的电真空器件,主要是各种电子管类,比如说:速调管、行波管、发射管等等;各种离子管:泵弧整流管、计数管、雷达电线开关等等;各种电子束管:摄象管、显象管、变象管等等;各种电光源管:照明灯,光谱灯、仪器用灯等等;以及中子管、电子衍射仪、x光显微镜;各种粒子加速器、核辐射谱仪、气体激光器。还有,真空里产生的电子束,可以进行除气、熔炼、提纯的工作,并且对难熔金属也可以进行切割、打孔、焊接等等。这这种工艺手段的运用,提升了很多工艺,对工厂生产和工业技术的进步奠定了坚实的基础。
(三)真空在食品技术中的应用
科技改革已经进行了很多年,在食品包装上,人类还是格外关注的[8]。因为我们发现,这样包装,不仅可以不受氧气影响而变质,昆虫也无法生长危害,而且病菌一类也没有生存空间,食物可以保存的很久。而且包装生产的设备价格便宜,使用也非常简单,装材料成本也非常低而且便于普及。真空包装的食品种类非常丰富,比如榨菜、酸菜、海带、水煮花生、咸蛋、豆制品、鸭脖等等。由于新鲜的产品从收获,到制作,再到出售的过程中所经过的中间环节时间较长,容易造成严重损失,而采用真空来包装,可以使产品的价格和冷藏费用降低,从而有效减少生产成本,降低售价。所以,真空保鲜一定能在市场上占有一席之地,活跃在人们的生活中。
至于真空冷冻干燥技术,最早出现于二十世纪初,但是最近几年发展的非常迅速。这是因为它与传统的屋顶晾晒、热风烘干,红外干燥,悬挂风干相比,具备很多的优点。由于冷冻干燥要先把食物原材料冷冻起来,然后把空气抽干,使原材料中的水分,直接升华消失。因此冻干后的制品还能保持原来的形状,方便加水后恢复原状。而且低温干燥还可以防止食物遇热分解或变质,从而保证了材料的洁净、新鲜和原味。同时,由于没有空气,干燥的食物不会氧化发霉,所以干燥后的食品,安全性非常高。现在,真空在食品方面的应用越来越多,还真是“民以食为天”。
(四)真空在航天工业中的应用
航天技术是最需要真空的,因为运载卫星、火箭、宇宙探测器等各种空间飞行器,在空间飞行的时候,都是在宇宙的自然环境中运行的。所以他们除了会受到太空环境的直接影响外,还会受到太阳辐射、太阳温度还有各种物质的影响。而这些影响都会对器材造成无法挽回的损害,以及仪器灵敏度的失灵,从而导致这些飞行器的工作遭到破坏,甚至会导致宇航员的严重伤亡[9]。所以,在地面上建立模拟宇宙空间模拟实验的装置,模拟空间飞行情况是十分有必要的。因为只有在各种飞行器通过了地面的模拟实验,掌握航天器会遇到的各种影响工作的条件和变化,消除飞行中可能存在的各种隐患,才能确保飞行器及宇航员的安全。航天事业是我们发展进步的一个重要部分,前提是保证航天员的安全。
(五)受控核聚变中真空的应用
加速器,就是一种对粒子加速,用来获得高能源的装置。打个比方,就好比是风扇,让扇叶在飞速运转的过程中形成风一样。在加速器中,能够产生各种能量的电子、质子以及其它重离子。而利用这些粒子与物质间会相互影响,发生变化,产生各种各样特征的次级粒子,如超子、中子、反粒子等。加速器产生的粒子和射线,可以用于核物理的研究,以及农林牧副渔等行业和部门。为里了保证粒子不和空气里的东西产生变化,所以空气剩余量必须能够让粒子按照规定好的方式来运动,否则不但会降低粒子能量,而且还会因为真空度不够,导致加速器被击穿,使其工作状态陷入瘫痪。
现在,像煤炭、石油这种资源越来越少,和大量能源过度消耗所引起的环境污染,所以我们迫切需要开发新能源来进行生产,其中受控核聚变所能产生的巨大能源,就是对我们最合适的一种。
现阶段这种新能源的创造主要有两种,一是把重原子核分开为两个轻原子核的过程。利用其裂变反应过程中所产生的巨大的能量,建立原子能发电站;另一种是利用两个轻原子二合一,如氘、氚,聚合成一个重原子核能释放出来的巨大能量,这就是我们说的核聚变反应。如果想要利用这种反应来产生能量,那我们必须要对反应过程加以控制,所以这种反应叫做受控核聚变。由于这种聚变的原料可以从海水中提取,所以它的发展前途是很宽广的。 但是核聚变反应对于温度的要求很高,只有达到2亿度才行,而这样超高的温度,只有像太阳那样的恒星内部才能达到。而且如果氘氚中含有杂质,就很难达到这样的超高温。就像酒精的燃点一样,所以,将核聚变装置空气抽干,抽到十分清洁的超高度真空状态,是最为基本的条件。而真空度的一般要求,是在10-7~10-9Pa范围内[10]。
五、真空技术的发展前景分析
随着我国经济的进步,特别是近年来表面科学、微电子学、材料科学、航天工业等高科学技术的发展,和与国际接壤程度的提高,对真空技术的要求越来越高。真空科学作为这些高技术发展里的核心内容,它的作用是不能被忽视的。比如说,在现在兴起的微电子学和元器件的制作要求里,不仅要求抽取到超高真空和真空气氛清洁无油,而且要求其对于腐蚀和粉尘有较强的耐受性。在真空测量方面,我国与发达国家之间的技术差距也还很大,主要表现在真空规管的结构,集成电路、数字显示和自动换挡等新技术的采用,以及超高空测量的准度上。所以尽快的促进真空技术的成熟度,用途向多用化、自动化及外观体积小、外形美观等方面发展,也是一个重要的问题。另外,为了鞥跟上国际发展的脚步,达到在极高真空测量,和特殊条件下的真空测量,保证做到如何在超高、和困难环境下的测量结果精准,达到真空技术领域中的先进水平,也是我国真空技术工作者面临的一项艰巨挑战。
结束语
综上所述,真空技术在我国,还属于发展阶段,在前景上还有很大的发展空间,而如果想使用这项技术,达到经济的全面发展,我们面临的困难还很多,要学习的东西也很多。所以,我们要加强对科学技术的重视,培养更多优秀的人才,学习发达国家的先进经验,坚持“科学技术是第一生产力”的方针,让我国的发展,步入新的阶段。
参考文献:
[1]李鹏,赵维贤,宁超,等.真空技术在设备自动化中的应用[J].山东工业技术,2016(19):284-284.
[2]张群生,黄诚,李华川.真空技术在设备自动化中的应用[J].装备制造技术,2018(1):116-117.
[3]李鹏飞.真空吸附技术自动化设备中的应用[J].内燃机与配件,2018(4).:1-1.
[4]宋卓伟.机械设备自动化技术的实践应用研究[J].现代职业教育,2018(7):233-233.
[5]白雪原,孙东明,周通,等.真空吸盘技术在剥离始极片中的应用[J].起重运输机械,2017(1):78-81.
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