Розанов Вакуумная техника 1990 (1248470), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В качестве хладоагента часто используются лед и ХаС! ( — 18 С), лед и СаС!а ( — 48'С), твердая углекислота со спиртом (-78'С), фреон ( — 120'С), жидкий воздух ( — 183'С), жидкий азот ( — 196'С). Для получения низких температур (до — 70'С) можно поименять полупроводниковые элементы, работающие на эффекте Пел ьтье. гз Понижение температуры конденсирующей поверхности умень-: шает упругость паров рабочей жидкости.
Например, для воды пр~ температурах +15; — 78; — 196'С упругость паров соответственнО 2 106; 7 10-6; 10-" Па; для ртути при +18 и — 196'С упругость 10-' и 10-зо Па. Быстрота откачки единицы поверхности конденсирующих ловушек определяется разностью молекулярных потоков, ударяющихся А/~ и вылетающих Фз с конденсирующей поверхности: о= ' 6 = — ' 1 — — ~ — ~, (4.43) что для Т~=298 К будет иметь вид 5=116)/ — '(1 г' )у — "' ), где п~ н пз — молекулярные концентрации паров рабочей жидкости в газовой фазе и на кондеисирующей поверхности; Т, и Т;, р6 и рз— температуры и давления паров рабочей жидкости в газовой фазе и на конденсирующей поверхности; М вЂ” молекулярная масса рабочей жидкости, кг/кмоль. Конструкции конденсирующих металлических и стеклянных азотных ловушек показаны на рис.
4.39, в, е. Жидкий азот, охлаждающий конденснрующую поверхность, заливается в полость 1. На нагретых поверхностях диссоциирующих ловушек углеводороды разлагаются на легкооткачиваемые газы: водород, оксид углерода, диоксид углерода и твердый углерод, который осаждается на стенках ловушки, а легкие газы откачиваются пароструйными насосами. Диссоциирующие поверхности разогреваются прямым пропусканием электрического тока. Работа электронных диссоциирующих ловушек основана на возбуждении или ионизации молекул рабочей жидкости в разряде с холодным нли горячим катодом. Возбуждение увеличивает склонность молекул к днссоциацни и последующей полимеризации на стенках ловушки.
При достаточной энергии электронов сложные молекулы масла после взаимодействия могут распадаться на более легкие составляющие и углерод. Легкие составляющие откачиваются насосом, а углерод осаждается на стенках ловушки. Эффективность ловушек зависит от плотности электронного тока. Диссоциирующие ловушки могут использовать каталитическое разложение паров масла на окисленных металлических поверхностях. Со орбционные ловушки поглощают пары масел поверхностями пористых адсорбентов: активных углей, цеолитов, снликагелей и т. д. Адсорбенты должны быть очищены от посторонних веществ, адсорби ова рованных в порах молекулярных размеров при обычных атмосфепных условиях прогревом в вакууме при температуре около 0 С. Адсорбция паров масел на очищенных поверхностях осуще- 112 твляется обычно при комнатной темпера- С:2 т ре до тех пор, пока равновесное давлен е паров масла меньше допустимого.
После этого ловушку необходимо регенериро- г вать прогревом. Основные составляющие воздуха — азот и кислород — при комнат- у ной температуре адсорбируются в очень малых количествах. Можно ориентировочно рассчитать срок службы сорбционной ловушки, принимая с запасом, что в ней поглощается весь обратный поток паров масла. Воспользовавшись УРавнением изотеР- Р к с 4 4Р схс„а ах. мы полимолекулярной адсорбции (2.17), юрвпкоиной высоко- равновесное давление паров масла в ло вакуумной ловушки вушке запишем в следующем виде: с(6 — 1) + г с (6 — 1) + 466 ( — 1) (4 44) Р= Рт 26 (С вЂ” 1) где рт — давление насыщенных паров масла при рабочей температуре ловушки; С = ехр ~ — '~ ',0 — степень покрытия поверхноГ0,— е х.
КТ сти адсорбента мономолекулярным слоем. 6 Так как 0= — ~дФ, где с/ — обратный поток паров масла; 1 алА о А — активная поверхность адсорбента, то при постоянном обратном потоке паров масла (д=сопз1) легко определить срок службы ловушки: 1, = а„А6,„/~7. Здесь 0ыск определяется из (4.44) при р=рткк(рыск — максимально допустимое давление паров масла в откачиваемом объекте).
Конструктивная схема адсорбционной ловушки, показанная на рис. 4.40, состоит из корпуса 4, нагревателя 3, адсорбента 2, отражателей 1, которые обеспечивают оптическую плотность ловушки. Материалы, из которых изготовлена ловушка, должны допускать прогрев до 300 ... 400'С. Адсорбент необходимо располагать так, чтобы предотвратить миграцию паров масла в откачиваемый объект по стенкам ловушки. При проектировании ловушек следует конструктивными методами снижать ее тепловую инерцию, ухудшаюшую условия эксплуатации, Общей проблемой проектирования ловушек любого типа является выполнение двух противоречивых требований: максимального защитного действия и наибольшей удельной проводимости.
Зашитное действие ловушек можно оценивать средним числом соударений 1!3 Таблица 4.2 Защитные елементы ловушек Нвименаввнне лавушив Соотношение оптимальных размеров Удельная проводимость, мл(с.смп Схемы )Калюзийиая В!В~5 6 60' 48,10-з Шевронная В/В) 5 6=60 316 1О-з Коническая кольцевая 6 60' 4,5 10-з Угловая А В=3?? 3 27,10-з КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Р и с 5 1 Диапазоны Рабочих давлений вакуумных насосов, Ра" ботающих на физико-химических методах откачки: — промышленные образцы, — — — ле. бореторные обрвзцы 115 молекулы, прошедшей через ловушку, с ее защитными элементами. Повышение защитного действия обычно сопровождается снижением удельной проводимости ловушки.
Задаваясь весовыми коэффициентами значимости этих параметров для соответствующего технологического процесса, можно выбрать оптимальные размеры защитных элементов ловушки (табл. 4.2), 1. Что дает перепуск газа в объемных насосах? 2. Зачем напускается балластный газ в объемные насосы? 3. В чем заключается принцип действия молекулярных насосов) 4.
Как влияет род откачиваемого газа на быстроту действия турбомоле. кулярного насоса? 114 5. В чем состоит различие между зжекторными н диффузионными паротруйными насосами? 6. Для чего применяются фракционирующие устройства в пароструйных н осах? , 7. Что такое козффицнент использования вакуумного насоса? 8. Какие основные параметры любого вакуумного насоса? 9. Какие рабочие жидкости используются в пароструйных насосах? 10. Каково назначение ваиуумных ловушек? ГЛАВА б ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВАКУУМА $5.1.
Общая характеристика Физико-химические методы получения вакуума позволяют для работы в определенном диапазоне давлений создавать насосы с лучшими, чем у механических, технико-экономическими показателямн. Существенное преимущество физико-химических насосов перед механическими заключается в возможности устранения загрязнения откачиваемой камеры парами рабочих жидкостей, которые присутствуют во многих механических насосах для смазки и герметизации. Направленное движение предварительно заряженных молекул газа под действием электрического поля является основой работы ионных насосов. Испарительные насосы работают на принципе хемосорбции.
Физическая адсорбция и конденсация используются для откачки газов криосорбционными насосами: криоадсорбционнымн и криоконденсационными. В связи с тем, что теплота конденсации обычно меньше теплоты адсорбции, криоконденсация одного и того же количества газа наблюдается при более низких температурах, чем криоадсорбция, что делает техническую реализацию криогенной системы криоконденсационного насоса более сложной, чем криоадсорбционного. Преимуществом крноконденсационной откачки является большая быстрота откачки на единицу площади охлаждае- мой поверхности. Принцип ионной откачки совместно с сорбционным используется в конструкциях нонно-сорбционных насосов. Диапазоны рабочих давлений промышленных и лабораторных образцов насосов, работающих на принципах фикизо-химической откачки, показаны на рис. 5.1.
й 5.2. Ионная откачка ц,=-йт1 1г1, (5.1) где д — электрический заряд иона. Обратный поток нейтральных молекул зависит от проводимости насоса У и разности давлений на входе р„и выходе р., насоса: Овбр = (1(рмвх — р„) (5.2) Эффективная производительность насоса определяется разностью прямого и обратного потоков: ам Р не. 5.2.
Схема ионной откачки 116 Для передачи молекулам импульса скорости в направлении насоса предварительного разрежения можно использовать силу воздействия постоянного электрического поля, если нейтральные молекулы газа предварительно превратить в заряженные частицы. Для ионизации газа можно использовать а-, (5- и у-излучение. Наиболее эффективным является р-излучение, осуществляемое за счет электронной бомбардировки. Эффективность ионизацин электронами средних энергий (см. рис. 3.4), прошедшими разность потенциалов 100 В, в зависимости от рода газа составляет от 3 до 25 пар ионов на пути 1 м при давлении 1 Па. С понижением давления наблюдается пропорциональное уменьшение количества образовавшихся ионов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
