Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 85
Текст из файла (страница 85)
104, и * а|,. 10|, н|/аг ~йй'йй ч ы ы оооооооо Ддсорбенз Рор -"-" Рс Х Х 1 н + ВРМкдВ ехр (Еад/(ЕТс)) 2,4 4,0 3,0 1 и+ ррМадВ ехр ',Еад/Яупз 1) Т, (13.29) Те О,Ь 0,4 Цеолит Уголь Угольнаи ткань КУТ-2 «4. к«ц 8«« м ~„й - «л о о о О сд й 398 ниукатпмпдрл тур)тыл српдствл атклчкы <крыанлсосы) сорбциониой емкости от температуры и давления — термическим уравнением адсорбцни. В вакуумной тохнике обычно применяют двз уравнения. Генри и Дубинина †Радушкевича. Уравнение Генри, справедливое для,| вакуумных сорбентав при степени за-:" полнения 6 ~ 0,15, имеет вид а =- ВР ехР (Еад/(ЛТкд)), (!3.28) где  — эмпиричесная константа; Екд — адсорбционный потенциал (теплота адсоропии); П вЂ” универсальная газовая постоянная.
Значения В и Е,д приведены в табл. 13.22, Уравнение Дубинйна — Радушкевича, удовлетворительно аписы. вающес адсорбцию на цеолитах и чглеродных сорбеитах при 6 ) 0,15« имеет вид Т ы юе ( ад / Раас СС"1 а= — ехР !Ь вЂ” А — ~19 — 1 1 ° . где шз — удельный объем адсорбцнон. ного пространства (табл, 13.23); и — малярный объем пара в адсорбснрованной фазе, принимаемый равным малярному объему жидкастя; А— постоянная пористой структуры (см. табл. !3.23); рвз„ вЂ” давление пасы|денного пара нри температуре Ткд, () — коэффициент аффинностн, зависящий от рода газа (для азота (1 = 1,0; для кислорода 5 = 0,90, для аргоиа 5 = 0,87).
При выборе сорбеита кроме емкостных характеристин следует учитывать требования техники безопасности. 1ак, углеродные сорбенты нежелательно использовать а системах, где они могут контактировать с жидким кислородом (это может привести к взрыву), однако применение углероднмх адсорбентов в санокуаностн с пористыми экранами в насосах для откачки сред с большой долей кислорода взрывобезоаасно; при откачке агрессивных сред необходимо применять специальные ккслотостойкие сорбенты. После выбора сорбента цо описанной методике находят его удельную сорб.
ционную ел|кость с учетом коэффициента регенерации 5р н определяют поглотнтельную способность насоса пря рабочем давлении. Предельное остаточное давление адсорбпвовного насоса где Ре — начальное давление в объеме пасоса перед пуском; Ун — виугреииий объем насоса; Мзд — масса сороента в насосе; Т, — температура газа в объеме насоса перед пуском,, как правило, равная температуре окружающей среды. Быстроту откачки адсорбцноиной полости в зависимости от ее геометри ческих характеристик и коэффнЦНЕита ПРИЛНПаина Лп УДабаа ОПРЕДЕ- лять гра|рически (рнс.
13.12). Для определения быстроты откачки В„х на входе в адсорбпнонную полость ! необходимо знать коэ|рфнцневт прнЛнлаина йю ОТНОШЕНИЕ Д/СЛ ДЛИНЫ ' адсорбцнонной полости к ширине н проводимость Взх входного- сечения адсорбционной полости. Рнс. 14.17. Вквнс«мысть О|«ыс«тсзл«ыа быстроты откачки лак«старо««са кдсырбцнонныа Ос«оста от се геометр«с«ского Фактора Коэффициент прилипаиия характеризуется отношением действительной быстроты действии адсорбциоииой кассеты к теоретической: й, =- В„/В,. (13.30) Действительиик быстрота действия адсорбпноиной кассеты Вд Зад(/в/(Ввп + (/е) (13 3!) где Яад — быстРотв откачки адсорбциоиного слоя за экраном; (/э =- .
= и;рэ — проводимость экрана (иэ— удельная проводимость экрана; рь— площадь поверхности экрана). Удельная проводимость пористыи вкрвнов, мэ/(мэ.с), и = 21,56 —" Пэ 1~ — ", (13.32) где Бч — средний размер частяц исходного порошка, из которого изготовлен экран (см. табл. 13.19), и; Бэ — толщина экрана, и; Пэ — пористость материала экрана (см. табл. !3.19); Т„ — температура газа, поступающего к зкрану (обычно принимают рваной температуре корпуса изсоса), К; М— молекулярная масса откачиваемого газа.
Для шевроииых экранов (/а = (О 20 " О 25) Вт. Быстрота откачки аксорбциоиного слои /)вф()РВ ехр (Евп/(ЙТв)О) лад = Мед, (!3.33) где Рэф — эффективный козффицкеит диффузии (для азота и кислорода /)эф ии 2 1О-ш мэ/с; для аргоиа ()эф Ри сн 10 тв мэ/с)! " — см. табл. 13.22; йа — коэффициент формы зерна вдсорбента (для плоских, цилиндрических и сферичесиих зерен соответственно й, =- 1/3; 1/3 и 1/15); /(э — характерный размер зерна.
Теоретическая быстрота действия Вт = 36,4Рэ Ъ ТГЯ (13 34) Проводимость входного сечения цйсорбциоиной пвюсти вычисляют по известным уравнениям вакуумной техники а начальную быстроту дей сшия пасоса — по формуле Ве-3„(/./(3„+и,), (13,35), где (/п — проиоднмосгь вхгдного патрубка насоса. Найденная таким образом быстрота действия насоса соответствует малой степени заполнения сорбеита газом ' (0=0). ' 11оглотительиая способность насоса определяется предельным объемом газа, кошрый может поглотить насос при заданном рнвновесиом дпвлеиин над цдсорбентом: 5 = Мадо, (13.36) где Мад — масса сорбента в насосе.
кг; о — удельная емкость сорбента прн заданном режиме подготовки, Па Х Х мв/кг. Масса адсорбента М.„ - )/р, (13.3У) : где У вЂ” объем адсорбцяоииой кассеты, мэ; р — насыпная плотность сорбенте, кг/мэ. Адсорбционные насосы относяпя к устройствам периодического действия; но мере насыщения сорбента давление в вакуумной систкме возрастает, а быстрота действия уменьш ветел. Зависимость быстроты действия от степени заполнеинк 0 можно описать полуэмпирической зависимостью 8 Вэ ехр (- йи0). (13.36) где Ве — начальная быстрота действия насоса прк В мэ 0; йк — постоянная насыщенна (йк= 5 ...!0); 0 = = т/ь — степень насыщения адсорбеита газом, показывающая, какая часть поглотительиой способности пасоса израсходована (лч — количество газа, поглощенного сорбеитом, Па Х х Постоянная насыщения йи эавнснт от диаметра пор адсорбеитв: с его увеличением йн уменьшается.
Так, для цеолитов юзпа Е и А постоянная йя пи 10, длн цеолнтов типа Х вЂ” йи вн ж 7, для углеродных сорбеитов 400 иизкотлмоерлтурныл срддстВл 01клчки (криОВлспсы! Лэсорбивеннма нпмым Время, в течение которого адсорб. ниоиный насос обеспечивает давление ие выше требуемого (р ~ рр): 1. (р =- !и (оеРР/и) (13 39) (3йв 401 где рр — Рабочее давление, Па! () поток газа Па мв/с Если время !р больше или равно продолжительности рабочего цикла установки, то достаточно одного на.
соса; в противном случае требуются дополнительные насосы, которые в зависимости от условий работы уствновии можно подключать параллельно или последовательно. Пример расчета калиевого насоса (рве. )З.(З). Н с х о Л им е дачные. Размеры насосы диаметр сосуда Хлх кРноагеита О 0.03 м; диаметр пористого теплаиэолхциониого экрана О, = 0,12 и; диаметр иорпуса насоса О, =: 0,2 м; диаметр входного патрубка Оп —— 0,1 м; высота корпуса насосе Ьэ — — 0,4 м; вмсотв алсорбциовной кассстм Ь О,З и; число теплое эых массон и = 3; длина и толщина теплового моста! = 0.02 м н б 0.003 м; и и толщина пори того экрана б О,ООЗ м.
Э Элементы коиструхцви имеют следующие теппсфиэичесине характеристики: степень черноты внутренней поверхности корпуса в =- 0,2, пористого вираиа а = 0,3. э э Экран нэготовлен иэ порошка фракцна № 3 со срехннм равмером чэстлц Бэ 6,4'10 э м, пористостью П = 0,36 ц а тэплоправодвостэю материала перо!эха Ьи . 320 Вт/(м. КП теплоэроводноств ма. терпела моста Ь = 406 Втпм. К).
ы Сорбент — цеолвт СЭВН-4В с наоми. эаа плотностью р 660 кт/мэ; верна сфервческой бюрмы диаметром 1,6 мм. Крноегент — жидхий азот (Т 13 К). , н» Температура корпуса (окружающей сре. хы) Т, = Т, .= з00 К. Начальное хаэленче рэ = 1 Па. Условии подготовка ацэорбеите соответствуют коэффициенту рээ генерации В = 0,23. Постопниах аасмщеиип й = 10. Р Определить ооглотитальную способность насоса при рабочем давлении р 10-э Па, бмстроту Хейстеки насоса и Р эремх непрерывной работы при потоке тээа 0 = 3.10-' Па.м'/с, Натекающий гаэ — азат.
Р е ю е и н е. Вкутрениий объем насоса 2 2 у, - иО202 — О,эьпп,йэ ° 0,26 3,14.0,2э 0,4 — 0,26 3,14 0,)ээ О,З 0.2 1О * мэ. Рнс. 13.13. Расчетнаи схема алсорбцнон- него насоса Объем сорбента в алсорбаиовиой кассете Р-О.Ш, г(О,— О,)», 2 2 ОЛЬ 3 И (О.Ш вЂ” О ОЭН 0 З = !.О Ю- м . Ь(асса сорбента [см. Оюрмулу (Ш.ЗЗП мах =-1,0.10-'660 = 1,23 «г. Привеценээп степень черноты системы хорпус — экРан (сн* формулу (!3.3)1 вп ~ —.)- э ~ 1 !)~ о,ш/1 1-1 — + — ' ! — — 1/ - О.ш.
о.з о,г ! О,т Удвиьаый тепловой поток яа экран (см. ф рмулу ()З.Ш)1 4 4 рп(121) Тая как температура экран» близка темпервтуре «риоагентэ н. следоватвсьао. эиачнтелъио виже температуры корпуса. 4 эиачением Тэ можно пренебречь вваду его малости. Тогда Фул епрп12 0 23 Ь 67 10 300 — 3 4 = ШЗ,Ь Вт/м . Теплопроводвостэ материала эцрйвв (с .. Пзльп 3 О.И.ЗТО ' 20 ВтП .К). 1 — О,ЗЬ 1 4- 0,36 Средина температура экрана (см (13.24), где П = пО ! !ш,е.з,!4 0.12.0,02 т,- э —;..' — „',',,ж— 13!.6 (3.14 0,12)* 12.3'20 0.003 Тэллвээслвэ Лервлямрвапвлн врлеваэеэее 403 402 ИИЗК Е И КОТЕМПЕРАТУРИЫЕ СРЕДСТВА ОТКАЧКИ (КРИОЯАСОСЫ) Таблица 13,25 Зпэчеппе паре етре для пасоса Параметр НВК-)А-Р! НВК.Об-р! НВК.!К.Р! НВК-!А-Р! Ру, мм' Холодопраизводнтельность прн Т = 20 К, Вт Быстрота действия по воздуху, дмэ/с Предельное остаточное давление (в абезгажеиной системе), Па /[зеленке пуска, Пи Паглотительная способность по воздуху, Па.дмэ Максимальный газовый поток (в течение .1 ч), Па.
дмэ/с Время охлаждения до Т = =20К, мин Максимальная температура прогрева блока криооткачкн, К Мощность, кВт Время непрерывной работы (без ото~рева пане- ' ли), ч Габарятные размеры, мм: блока крнооткачкн 250 3 1000 ... 1300 600 1000 ... 1300 1000 5107 5107 5 106 10-4 5 10 ! [04 !О 60 -106 ' 1510! 110 353 13,7. Технические характеристики крнонасосов 6,0 200 1,5 200 580Х 455Х Х 410 840Х 1000 Х Х 670 30 580Х 455Х Х 410 840Х 1090 Х Х 670 30 комлресрорной уста КОВКИ Длина трубопроводов и хабелей, соединяющих блок крнооткачкн с компрессорной установкой, м Периодичность технического обслуживания, ч Ресурс, ч Масса, хг: блока криооткачхн компрессорной уста- новки Таблица 1324 3 000 Зпэчевэе пера.
метра для яэсосэ Параметр !5 000 10 000 гсв.(аоо ТСВ-250 120 40 270 !3 40 270 Быстрота действия, дмэ/с Предельное оста. точное давление, Па: без прогрева с прогревам Расход, дмэ/ч; жидкого гелии жидкого азота Емкость сосуда, в. ГЕЛИЕВОГО 8807ИОТО Таблица 1328 1О"в 1О. Зэ 8.10 в 0,2 Параметр ЦВН.(,б.в ~ ЦВН.О,З.З 1,2.10 1,0 ЦВА.О.З.! ЦВ А-!.6.3 Предельное остаточное давление, Па ()бьем отквчнваемого со- суда, мэ 2.
[ол 2102 0,1 0,03 23 30 ', 0,1 0,03 7 7 Средеяв темперэтурв сорбевтв 1см. ФормтлУ (! 3. 23) ! О.!2э 1 Удельвав сорбцпоппэя евцос!ь сор. беате прп Рабочем дэвловип [см. [!3.28). тэбэ. 13.221 оря учете режима регеиерэцев о=б,зб.з.з.!О-" !О-*сэр[!1660/(В.ЗН ОЗП = )004 Пэ.л'/пг. Поглотптельвээ свособяость [см. (! 3.36) ! /. = 1,23.1,004 1,24.10э Пэ.мэ. Поехельпое осгэточцоэ давление 1см.
(13.25)! 9,2.!О ' -г 0,25.! ДЗ.З,З (О ' Х Х ээр [!2 560/(8,314.300) 1 РпР 9,2. !О-*.!. 0 25.1 23.3 8.10-' Х х ехр [!2 560/(8 314 83)1 Х вЂ” =-5.5 1О ' Па. 83 ЗОО Выстротэ отначке эдсороцпояпого слов эв вкрэвом [см. (13 ЗЗ) ! 2 !О э по,25 3,8 !О ' Х 1 = 1,66 м'/с. Проводемость ворпстого эпрэеа [см. (!3.3!) и (!3.32) 1 0,4 1О э 3,14.0,!2.0,3 0,003 Х О,звэ ~/ — = 0,16 м'/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
