Для измерения скорости откачки применяют в основном три метода: измерение при постоянном объеме, основанное на изменении давления в откачиваемой системе за определенный промежуток времени; измерение при постоянном давлении, при котором измеряется скорость поступления газа в непрерывно откачиваемую вакуумную систему; измерение методом сравнения.

 Для измерения этим методом насос присоединяют к сосуду с известным объемом V, причем объем должен быть достаточно большим. При откачке воздуха из объема V измеряется разность давлений (рх—р2) за определенный промежуток времени t = t2 — t1. Падение давления в вакуумной системе объемом V при постоянной скорости откачки можно описать уравнением

откуда следует, что

Это уравнение справедливо только при отсутствии в сосуде течей или газовыделения. На практике поступают следующим образом: сначала откачивают вакуумную систему до предельного давления р0, затем опять заполняют ее газом и снимают данные только до тех пор, пока линия изменения давления Ig р — tau остается прямой в полулогарифмическом масштабе. Иначе говоря, конечное измеренное давление должно еще значительно превышать предельное давление.

Соединение резервуара с насосом должно быть выполнено с максимальной пропускной способностью. Для вычисления точного значения скорости откачки насоса следует учесть пропускную способность соединительного трубопровода L по уравнению

где S — скорость откачки по графику.

Метод постоянного объема не требует специального оборудования, кроме манометров, однако его применяют не во всех случаях. Точность определения ограничена значением пропускной способности соединительного трубопровода. Приведенное уравнение справедливо только при изотермической откачке, которая характерна для молекулярного потока. Кроме того, этот метод пригоден в. основном для насосов с относительно небольшой скоростью откачки. Объем измерительного сосуда должен быть примерно равен объему газа, удаляемого испытываемым насосом за 1 с. Для больших насосов со скоростями откачки порядка нескольких сот литров в секунду метод этот мало пригоден, так как требуются измерительные сосуды очень большого объема.

 Метод заключается в том, что создается поток газа в насос, при котором устанавливается некоторое постоянное давление на входе в насос р. Скорость откачки насоса тогда

Для создания и измерения потока газа, поступающего в насос, применяют способы: натекания газа через специальный натекатель или капилляр; циркуляции; калиброванного трубопровода или калиброванного отверстия; накопления.

Если газ поступает в насос через натекатель, то количество проходящего газа можно измерить бюреткой, ротаметром, дроссельной шайбой, мерным соплом и др. При приближении к предельному давлению данного насоса скорость откачки 5 уменьшается согласно уравнению

где Sp — скорость откачки в сечениии с давлением р; р0 — предельное давление.

При этом поток газа через сечение

Если присоединить к системе натекатель и сделать искусственную течь, через которую будет протекать газ объемом V л/с воздуха, измеренный при атмосферном давлении, то поток газа через течь

(93)

Тогда общий поток через рассматриваемое сечение

(94)

так как давление в системе повысится на величину Др. Подставляя значения Q и Q' из уравнений (92) и (93) в уравнение (94), получим

откуда

или

или

где V — объем воздуха, поступающего в установку, при давлении 760 мм рт. ст., в л/с; P1 — давление при натекании V в мм рт. ст.; р0 — предельное давление с закрытым натекателем в мм рт. ст.

При измерении с помощью бюретки последовательно с натекателем помещают измерительную бюретку с трехходовым краном (рис. 527), погруженную открытым концом в стакан с вакуумным маслом. При измерении открывается натекатель, и по манометру в системе устанавливается определенное давление рх; после этого бюретка с помощью трехходового крана отсоединяется от атмосферы и присоединяется к натекателю. Воздух из объема бюретки через натекатель поступает в насос, уровень масла в бюретке повышается, так как на наружную поверхность масла в стакане давит атмосферное давление, а внутри бюретки создается вакуум. Время подъема масла на определенную высоту измеряется секундомером, после чего бюретка вновь соединяется с атмосферой.

По скорости подъема масла в бюретке h/? определяют количество вытесненного из бюретки воздуха ?Q. С учетом того, что

где р — давление и V — объем газа в бюретке, можем записать

(95)

где V0 — начальный объем бюретки и соединительного шланга от уровня масла в стакане до натекатели в л; рб — давление внешней среды в мм рт. ст.;

— давление столба масла в бюретке, поднявшегося за время tau в мм рт. ст.

— объем столба масла, поднявшегося в бюретке

за время т, в л;

h — высота градуированной части бюретки в мм; n — число делений градуированной части бюретки;

рм— плотность масла в г/см³;

ррт— плотность ртути в г/см³; h — высота подъема масла в бюретке за время т (в делениях шкалы).

Пренебрегая величиной ΔpΔV в уравнении (95) по сравнению с первыми двумя слагаемыми в скобках, получим

Соответственно

Рис. 527. Измерительный колпак для измерения скорости откачки диффузионного насоса методом постоянного давления: 1 — корпус насоса; 2 — ловушка, охлаждаемая жидким азотом; 3 — манометры; 4 — рассеивающие диски с отверстиями диаметром 5 мм, расположенными по квадратной сетке, отверстия для второго диска смещены на половину диагонали квадрата по отношению к отверстиям первого диска; 5 — натекатель; 6 — трехходовой кран; 7 — бюретка

Если нужно найти скорость откачки насосом не воздуха, а другого газа, то следует применить закрытую измерительную бюретку (рис. 528). При измерении описанным методом нужно следить за тем, чтобы температура бюретки во время измерения была постоянной, в противном случае ошибки при измерении будут значительными. При измерении методом циркуляции впускной патрубок насоса соединен с его выпускным патрубком трубопроводом, пропускная способность которого известна; тогда

а скорость откачки насоса

Схема измерения дана на рис. 529. После откачки всей системы до определенного давления закрывается кран 4 и измеряется перепад давлений двумя манометрами M1 и M2. Этот метод нельзя считать достаточно точным, так как режим течения газа в трубопроводе может изменяться, и рассчитать точно пропускную способность трубопровода в каждой точке измерения не удается.

Метод калиброванного трубопровода состоит в том, что в насос впускается газ через трубопровод, пропускная способность которого известна, и измеряется перепад давлений на концах трубопровода.

Тогда скорость откачки

где P1 и р2 — показания двух манометров. Этот метод имеет тот же недостаток, что и предыдущий, и применять его можно только, если режим течения газа по длине трубопровода не изменяется.

Метод калиброванной диафрагмы применяют для измерений в молекулярном режиме. Здесь газ проходит через диафрагму, пропускная способность которой известна, и измеряется перепад давлений по обеим сторонам диафрагмы.

Чтобы измерить скорость откачки  насоса методом сравнения, в сосуд впускают газ и создают поток Q.

После того как в результате одновременной откачки сосуда насосом и напуска потока газа Q (непрерывного) в сосуде установится давление ри к нему подключают еще один насос, скорость откачки которого известна. При параллельной работе двух насосов и том же потоке газа Q установится новое значение давления. При этом нужно,чтобы соблюдалось условие

так как в противном случае нельзя точно измерить понижение давления в сосуде.

Тогда пренебрегаем давлением р0 и записываем

Из этого уравнения можно исключить неизвестный поток Q; решая его относительно S, получим

где S1 — известная скорость откачки вспомогательного насоса.

Этим методом удобно пользоваться, если имеется калиброванный насос с известной скоростью откачки. При постоянном потоке Q можно быстро проводить измерения, особенно если отношение — записывается с помощью специального прибора.

Недостаток этого метода в том, что рабочие давления должны значительно превышать предельное давление р0, a S1 должно быть по меньшей мере одного порядка с искомой скоростью откачки S.