Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Удельную проводимость и л ловушки определяют как отношение про. водимостн ловушки ал к плошади сечения ее входного отверстия гл. ауп. л = алгь'н. 11.2. Высоковакуумные ловушки й)еханическне ловушки. Простейшей механической ловушкой, служащей для уменьшения проникновения паров рабочей жидкости из паромасляных насо- Рк«. 11.1. Кововчковмя мвокоетэкматокь сов, явлнется колпачковый маслоотра.
жатель. Он представляет собой колпа. чок, устанавливаемый нах нерхпим соплом паромаслнного насоса н охлаж. даемый водой (рис, 11.1). Колпачок частично погружен в паровую струю, так что его края «срезают» линии тона паровой струн, направленные вверх и не замыкающиеся на холодные стенки корпуса. Отражатель позволяет в 20.„ 30 раз уменьшить обратный поток паров рабочей жидкости из паромасляных насосов, не снижая практически быстроты действия насоса, поскольку «сре.
ванне» линкй тока пара, направленных вверх н мешающих откачке, практически компенсирует сопротивление по. току газа, оказываемое отражателем, Основные размеры отражателя выбр. ают из соотношений; 61 вя 15...20 мм; яе 0,30«; (Чк м» 1,3Ое. Эффективность колпачкового отражателя существенно зависит от его температуры. Так, повышение температуры отражателя от 298 до 323 К приводит к увеличению обратного по. тока паров рабочей жидкости за отражателем примерно в 2 раза. К оптически непрозрачным механическим ловушкам относят устройства, действие которых основано на том, что молекулы рабочей жидкости, поступаюшие из любой точки насоса, не могут проникнуть в откачиваемую систему без соударония с элементами улавлнваюшего устройства. Температура механических ловушек равна температуре охлаждаемой стенки на.
соса, поэтому не происходит «переконденсация» молекул рабочей жидкоста со стенки насоса на элементы улавли. ваюшего устройства; уловитель слу. жит главным образом для конденсации частиц рабочей жидкости, рассеиваемых из паровой струи. Требование оптической непрозрач ности ловушек основано на предполо женин, что длина свободного пу"и молекул рабочей жидкости велика н молекулы должны двнгатьсн по практа' чески прямолинейным траекториям. В действительности траектория движения молекул пара искривлена из-за взаим ных столкновений между ними; вслед стане этого часть молекул может про' пикнуть через ловушку без столкнове иия с ее элементами. Необходимо от«ге тить. что число столкновений между молекулами рабочей жидкости (даже с низким давлением пара) может быть значительным, так как концентрация молекул в обратном потоке пара из насоса может во много раз превышать равновесную концентрацию, соответ.
ствуюшую температуре стенки насоса. При этом чем меньше максимальный угол а,„,„между горизонталью н йаправлением вторичного потока, возникающего в результате столкновения молекул рабочей жидкости в первичном потоке из насоса, тем выше защитная способность ловушки. В связи с этим механические ловушки различ,ных конструкций имеют различную зашитную способность. В табл. 11,1 приведены принципиальные схемы зашнтных элементов наиболее распространенных конструкций оптически непрозрачных механн. ческнх ловушек н значения защитной способности и удельной проводимости ловушек [37).
Для ловушек 1 — 5 наибольшая удельная проводимость соответствует числу улавливающих элементов (пластин, уголков), равному 10. й)акснмальной зашитной способностью и высокой удельной проводимостью обладает коническая шевронная ловушка. Механические ловушки, охлажзаемые водой, позволяют в хорошо обезгаженной системе при работе диффузионного насоса на термостойкой Рабочей жидкости с низким давлением нара (менее 10 ' Па) прн нормальной температуре получить остаточное давление 10-«...10 ' Па и уменьшить обратный поток паров рабочей жидкости до !0»...10 о мгl(ч см»).
Конденсационные иизкотемпературные ловушки. Для наиболее полной защиты откачиваемой системы от паров рабочей жидкости пароструйных насосов служат низкотемпературные ловушки, которые понижают давление пара рабочей жидкости до значения, соответствующего температуре охлажденных элементов ловушки. Применение низкотемпературных ловушек позволяет получать в хорошо обезгаженной системе остаточное давление 10 в Па для паромасляных диффузионных насосов и 10 "о Па для парортут.
иых. Для паромасляных диффузионных насосов в зависимости от требований, предъявляемых к остаточному давлению и составу остаточных газов, применяют ловушки, охлаждаемые до температур от 243 до 77 К. Йа рис. 11.2 показаны наиболее рас. Л п остраненные стеклянные ловушки. анушка, показанная на рис. !1,2,а, представляет собой систему нэ коаксиальных стеклянных трубок, охлаждаемую с помощью стандартного стеклянного сосуда Дьюара (с хладагентом), который надевают на наружную трубку. Максимальнан проводимость ловушки соответствует отношению диаметров внутренней и внешней трубок «((О = 0,62. Ловушки, показанные на рис, 11.2, б и в, не требуют дополннтельного сосуда с хладагентом, который помещают непосредственно во внутренний резервуар ловушки.
Эти ловушки имеют большую проводимость по сравнению с ловушкой, показанной на рис. 11.2,а, но меньшую защитную способность, так как одна ив стенок ! а и 5 о и о ~ В Ф о о Б и о ы й .е л' ч й Ф ! л о о и о й и'" и о и канала длк прохода газа не контакти. руст с хладагентам, а следовательно, имен! отнасигельно высокую температуру, близкую к нормальной. Наиболее ярфективна, но и наиболее сложив по конструкции ловушка, показанная на рис 11 2, г.
Обе рабочие стенки канала эд!" ь имеют температуру хладагеита. В качестве хлпдагента в ловушках абьшно используют жидкий азот, иногда раствор сухого льда в ацетоне. По конструкннвным схемам защитных элементов низкотемпературные ловушки дла паромасляных диффузнои. ных насосов мало отличаются от меха. ннческнх (см. табл. 1!.!), На рис.
11,3 показана двухрядная жалюзийная,новушка, охлаждаемая жидким азотом. Пластины 2 ловушки, расположенной в корпусе 1, охлаждаются медным хлздопроводом 8, конец которого опущен в сосуд Дьюара 4 с жидким азотом. Удельная проводимость таких ловушек 2...3 низ/(с сме). В заливной металлической знатной ловушке (рис. ! 1.4) жидкий азат заливают в кольцевой резервуар 4 вручную (для ловушек с 1)у 100 и()у 160) либо с помощью азот!юга питателя (для ловунпек с 0 ) ) !50 мм). Азотные ловушки имеют высокую защитную способность (более 10н) и при работе с паромасляными диффузионными насосами обеспечивают спектр остаточных газов в откзчиваемай системе, свободный от тяжелых углеводородов. Для охлаждения металлических, низкотемпературных ловушек используют также газовые мккрокриогенераторы, работающие по циклу Отирлинга (или Млк-й(агапа), фреоновые холодильные машины и термоэлектрические полупроводниковые батареи, обеспечивающие температуру соответственно 77; 210 и 245...225 К.
По принципиальным схемам ниэко~емпературные ловушки для парортутных насосов ие отличаются ат ловушек ' лля паромаслнных насосов. Однако Условия, необходимые для обеспечения работоспособности этих ловушек, различны. Так, для паров масел, давление которых при температуре стенок насоса очень мало (10-е...10 кПа), длина сво. бодного пути молекул велика (10' см) и анн перемешлютса практически по прямолинейным траекториюе; для па- роа ртути, давление которых при тем., пературе стенки насоса составляет примерно 0,1 Па, длина свободного пути молекул существенно меньше и число столкновений между молекуламя велико. При р пг О,! Па и Т = 293 К одна молекула ртути испытывает 5.10' столкновений с другими молекулами, заключенными в 1 смэ. Следовательно, прн больших расстояниях между холодными элементами ловушки молекула ртути, двигаясь по искрив.
ленной вследствие столкновений траектории, может пройти через ловушку, ие попав иа холодную поверхность. В связи с этим в ртутных ловушках предусматривают более узкие и длинные рабочие каналы, чем в масляных ловушках„ чтобы молекулы ртути успевалн продиффуидировать х холодным поверкностям и осесть на них, В качйстве хладагента для ртутных ловушек обычно используют жидкий азот, так как коэффициент конденсации ртути существенна уменьшается при Рие, 11.4. Метеллпчееелп еелппплп элог- эа» лопупие! ! — корпус: Э вЂ” пмпорежпаеющее уее- 1иаотпо; э — экран: э — релерпуар Влкэчулгмыв ЛПВРШКМ Рас. 11.6.
Двухступенчатая ловуюпа длп парортутпмх пососав температуре выше !30 К. Вследствие высокого давления паров при ллчтельной работе ртуть может наморажнвать. ся на поверхности азотной ловушки, н в некоторых случаях вся ртуть может быть перегиана из насоса в ловушку. В связи с этим для парортутных насосов с продолжительным циклом непрерыв. ной работы иногда применяют двух. ступенчатые ловушки (рнс. ! !.5), в которых нервна ступень ! охлаждается фреоиовой холодильной машиной до Рве. 11.6. Поры!поппе» лопувепа Т = 240 К, а вторая ступень 2— жидким азотом. При усом ртутный пар конденсируется в ступени 1, не замерзая, и возвращается в насос.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
