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

насосе с чернеными и полированными ловушками. Экс­ периментальные значения ря и sT для обоих случаев практически одинаковые, что объясняется заметным сопротивлением достаточно толстого (5—7 зерен или примерно 10 мм) слоя адсорбента. Динамическая адсорбируемость газа при полном охлаждении повышается всего лишь в 3—4 раза, что в 5—10 раз меньше соот­ ветствующего увеличения статической адсорбируемости.

Наибольшее влияние условий охлаждения на про­ цесс адсорбции обнаружено при сравнении статических изотерм адсорбции (см. рис. 26). Практическая изо­ терма 2 построена по значениям давления, устанавли­ вающегося через сутки после прекращения натекания га­ за. Очень сильная зависимость изотерм адсорбции от условий охлаждения позволяет утверждать, что обеспе­ чение условий полного охлаждения адсорбента — это важнейшее условие для достижения принципиальных скоростных характеристик насоса и, особенно, предель­ ного давления.

ТОЛЩИНА СЛОЯ АДСОРБЕНТА

Существует мнение, что эффективно используется адсорбент, расположенный тонким слоем в 1—2 зерна. Изготовлять насос с адсорбционным патроном длиной более 3—4 диаметров нерационально по конструктив­ ным соображениям, хотя весь адсорбент равноценно участвует в процессе адсорбции. Увеличивая массу адсорбента за счет увеличения толщины слоя, можно при одинаковом количестве откачанного газа получить более низкое предельное давление.

Влияние толщины слоя адсорбента на адсорбцион­ ные характеристики в статических и динамических ус­ ловиях исследовано в работе [12]. Увеличение толщины слоя не приводило к изменению адсорбционной способ­

газа, заметно отличается от истинной равновесной изо­ термы при давлении ниже Ю - 5 мм рт. ст. Время до установления истинного равновесия может достигать недели и более, особенно, в диапазоне давлений ниже

102

о. л-ммрт.ст.

101

10ь

to'

1

10'

«Г

10'

«T5L

Ю-'0 10' 10' 10' !0~ p, мирт.ст.

Рис. 28. Изотермы адсорбции азота на угле СКТ при 78°К (светлые точки — толщина слоя 10 мм; тем­ ные— толщина слоя 3 мм):

/— динамическая; 2 — практическая; 3 — истинная

Ю- 8 мм рт. ст., что объясняется низкими значениями

коэффициента диффузии (рис. 29). Равновесная изо­ терма (получена после размораживания и последующе­ го медленного охлаждения насоса) хорошо описывает­ ся уравнением Дубинина — Радушкевича при значе­

детельствует о заметном градиенте концентрации адсор­ бированного газа по толщине слоя активного угля в условиях непрерывной адсорбции при постоянном нате-

103

10''

дает для слоев адсорбента толщиной 3 и 10 мм. Следо­ вательно, при увеличении толщины слоя адсорбента скоростная характеристика насоса не меняется, но пре­ дельное давление, создаваемое насосом после откачки определенного количества газа, будет более низким.

ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ АДСОРБЦИОННОГО НАСОСА

При использовании жидкого азота — наиболее де­ шевого и доступного хладагента — адсорбционные на­ сосы достаточно эффективно откачивают все газы, тем­ пература кипения которых близка или выше темпера­ туры кипения азота (N2 , СО Аг, СН4 , 0 2 и др.).

104-

Повышение предельного давления и' уменьшение скорости откачки насоса с увеличением количества от­ качанного газа можно свести к минимуму, если значи­ тельно снизить температуру адсорбента.

Уменьшая давление паров азота в резервуаре с жид­ ким азотом с помощью откачки, можно снизить темпе­ ратуру конденсированной фазы на 10—20° К [12]. Для обеспечения хорошего теплообмена нецелесообразно снижать давление 'ниже' 94 мм рт. ст. из-за образования

проведены на установке, изображенной на рис. 6. Ак­ тивный уголь СКТ (94 г) был расположен слоем 3 мм в адсорбционной полости, концы которой были закрыты чернеными жалюзными ловушками.

Исследование кинетики адсорбции проводили мето­ дом кинетических кривых. После установления квазистациоиарного режима адсорбции при постоянном на-

л-ммрт.ст.

2 ^ ,

Ю'ю Ю'3 Ю'8 Ю'7 Ю'6- 10'5 10'* р,ммрт.п.

Рис. 30. Изотермы адсорбции азота углем СКТ при 77,35°К (темные точки) и 63,45°К (светлые точки):

1 — динамическая; 2 — практическая; 3 — истинная

105

Рд.Ммрт.СТ.

давления во времени, давление в азотном бачке умень­

записывали кинетическую'кривую при 63,45° К, позво­ ляющую определить основные характеристики кинетики адсорбции при этой температуре. Определение основ­ ных характеристик кинетики адсорбции при постоянном натекании и неизменности других параметров, но при различных температурах позволяет получить наиболее

106