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

Г л а в а V. СКОРОСТЬ ОТКАЧКИ

Экспериментальных данных по кинетике адсорбции газов в высоком вакууме и скорости откачки адсорб­ ционных насосов значительно меньше, чем по статиче­

любого вакуумного насоса, определяющая давление в динамической вакуумной системе. По мере увеличения количества откачанного газа предельное давление ад­ сорбционного насоса повышается. Если в вакуумной системе имеется натекание, то давление над адсорбен­

методами постоянного давления и, особенно, постоян­ ного объема. Наиболее правильным является метод постоянного потока, который позволяет изучить скоро­ стную характеристику насоса, а также изменение ее во времени и с увеличением количества откачанного газа; кроме того, этот метод позволяет экспериментально получить критериальные данные по кинетике адсорбции газов. Это дает возможность рассчитать давление и скорость откачки насоса, если известна величина нате­ кания газа [17]. Методика определения основных кине­ тических характеристик адсорбции газов при постоян­ ном натекании рассмотрена в гл. I I I .

При использовании метода постоянного давления фактически измеряют максимальную скорость откачки насоса при данном натекании, в то время как следует изучать стабильность скорости откачки при длительной работе насоса в динамической вакуумной системе.

ДАВЛЕНИЕ НА ВХОДЕ НАСОСА ПРИ ПОСТОЯННОМ НАТЕКАНИИ

На рис. 19—22 приведены зависимости, построенные по данным экспериментов [13] на установке, которая

91

изображена на рис. 6. Для наглядности при построе­ нии кинетических кривых на оси ординат откладывали отношение давления к натеканию (р0 — это начальное давление в установке перед созданием постоянного на­ тека ния).

£~Р£Юз1Сек/л

Рис. 19. Кинетические кривые адсорбции азота актив­ ным углем СКТ у входного патрубка насоса (а) и за адсорбционным патроном (б) {Q — в л-мм рт. ст./с; р — в мм рт. ст.]:

Сразу после создания постоянного натекания давле­

бента и,др.). Скорость увеличения давления достигает максимального значения сразу после создания натека­ ния, затем постепенно уменьшается и через 1,0—1,5 ч становится постоянной. С этого времени устанавливает­ ся квазистационарный режим непрерывной адсорбции, характеризующийся параболическим распределением давления по толщине зерна сорбента с линейным воз-

92

О 1 2 3 * 5 t,4

на цеолитом NaX (Q — в л-мм рт. ст./с, р — на­ чальное давление в мм рт. ст.):

растанием давления во времени, т. е. увеличением ко­ личества откачанного газа. Продлив линейный участок кинетической кривой до пересечения с осью ординат (штриховая линия на рис. 19—21), можно определить величину рл. Кинетические кривые, записанные по по­ казаниям манометра, который расположен за адсорб­ ционным патроном (см. рис. 6, позиция 13), не имеют начального скачка давления (см. рис. 19,6). Таким образом, сразу после создания натекания достигается чрезвычайно высокая начальная скорость откачки, ли-

94

Котированная объемной скоростью подйода газа к адсорбенту. По мере увеличения количества откачан­ ного газа концентрация (и соответствующее ей давле­ ние) газа на поверхности зерен адсорбента возрастает, так как лимитирующей стадией процесса адсорбции яв­ ляется диффузия газа внутрь зерна.

После установления квазистационарного режима вследствие избытка адсорбированного газа на поверх­ ности адсорбента давление газа над адсорбентом пре­ вышает интегрально усредненное (по сечению зерна)

се определения кинетических характеристик, были при­

ем натекания. Динамическая адсорбируемость газов Г д

радоксально на первый взгляд, наблюдается в области

риментов данной серии, проведенных при одинаковых условиях, относительная адсорбируемость газов Г д при непрерывной адсорбции значительно выше для угля СКТ, чем для цеолита NaX.

Удельная теоретическая скорость откачки s T = - ^ - ,

Рд

обеспечиваемая 1 г адсорбента, в предположении, что квазистационарный режим устанавливается сразу после создания натекания, является удельной диффузионной проводимостью единицы массы адсорбента. Величина sT монотонно и слабо уменьшается с увеличением натека­ ния и количества адсорбированного газа, поэтому ад-

95