Файл: Волчкевич, А. И. Высоковакуумные адсорбционные насосы.pdf

водимость насоса. Точка пересечения продолжения ли нейной части кинетической кривой с осью (см. рис. 5)

0

Рис. 5. Кинетическая кривая адсорбционного насоса

позволяет экспериментально определить рл в условиях непрерывной адсорбции. По экспериментальным значе-

начальную теоретическую скорость откачки, обеспечива­

Эта величина является также аналогом проницаемо­ сти 1 г адсорбента.

Методика кинетических кривых при постоянном натекании позволяет также вычислить коэффициент диф­ фузии газа в адсорбенте по экспериментальным значе­

60

ировка манометра. Должна лишь соблюдаться пропор­ циональность между показаниями вакуумметра и дав­ лением.

. Коэффициент диффузии газа в адсорбенте можно вычислить по переходному процессу установления ква­ зистационарного режима адсорбции, используя выра­ жение (40). Ограничившись значением первого члена ряда и проведя некоторые преобразования, можно за­ метить, что зависимость lg Ро + Рд-f- ~~ t — p{R,t)^ от времени представляет собой прямую линию с тан-

шается в 10 раз. По экспериментально найденному зна­ чению if _ можно вычислить коэффициент диффузии газа, используя расчетную формулу (44). Квазистацио­ нарный режим устанавливается с практической точно­

Коэффициент диффузии можно вычислить также на основании анализа процесса диффузионного выравнива­ ния концентрации газа по сечению зерна адсорбента после прекращения натекания с использованием фор­ мулы (44). Экспериментальное определение постоянной времени i\ рассмотрено выше.

Адсорбционная установка (рис. 6), позволяющая проводить комплексное исследование кинетики адсорб­ ции методом кинетических кривых при постоянном натекании газа, описана в работе [15]. С помощью натекателя регулируют поток газа, рассчитываемый по раз­ ности давлений на диафрагме известной проводимости. Для измерения давления у входного патрубка насоса использован ионизационный манометр МИ-12 открыто­ го типа фланцевого исполнения. На концах адсорбцион-

61

ной полости расположены жалюзные ловушки. Это по­ зволяет, перекрывая тонкими экранами зазор между азотным бачком и корпусом" у входного отверстия на­ соса, измерять манометром, располож-енным в верхней части установки, давление за адсорбционным патроном.

Кинетическая кривая (изменение во времени давле­ ния у входного патрубка насоса или за адсорбционным патроном при постоянном натекании) записывалась на ленте самопишущего потенциометра. Газ поступал с постоянной скоростью до тех пор, пока в течение 2— 4 ч после установления квазистационарного режима не наблюдалось строго линейное увеличение давления во времени.

Кинетические кривые снимали последовательно в

62

диапазонах давлений Ю - 9 , Ю - 8 , Ю - 7 , Ю - 6 , Ю - 3 и Ю - 4 мм рт. ст. Кинетическая кривая позволяет рассчи­

в резервуаре адсорбционного насоса кипит жидкий азот, позволяет измерить изостерическую теплоту адсорбции исследуемого газа.

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОТЫ АДСОРБЦИИ

В результате адсорбции газа выделяется тепло. Об­ щее количество тепла, выделившегося при адсорбции, в пересчете на 1 моль газа называют интегральной теп­ лотой адсорбции Q„. Дифференциальная теплота ад-, сорбции представляет собой производную интегральной

ния адсорбции на очень малую величину da и пересчи­ танной на 1 моль газа.

Использование изотермических или адиабатических калориметров позволяет непосредственно измерять теплоту адсорбции.

Визотермическом калориметре температура адсор­ бента поддерживается постоянной, а выделившаяся теплота адсорбции вызывает фазовый переход (плавле­ ние или испарение) вещества, окружающего адсорбент. Точность измерений обеспечивается выделением доста­ точного количества тепла, поэтому изотермический ка­ лориметр лучше применять при относительно больших величинах адсорбции.

Вадиабатическом калориметре теплопередача от адсорбента к окружающей среде практически отсутст­ вует. Количество тепла, выделившегося в результате адсорбции, определяют по повышению температуры ад­ сорбента. Использование в качестве адсорбционной по­

верхности тонкой нити • позволяет проводить измерения при очень малых величинах адсорбции. Некоторые виды конструкций калориметров и анализ их особенностей рассмотрены в работах [11, 47].

Наибольший интерес представляет определение изостерической теплоты адсорбции АН по уравнению Клаузиуса — Клапейрона (1):

63