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

достоверные сравнительные данные. Снижение темпе­ ратуры адсорбента примерно на 14° К приводит к рез­ кому уменьшению предельного давления, которое опре­ деляется изотермой адсорбции (рис. 30, кривые 2). Не­ большое различие давлений динамических изотерм

дении адсорбционного насоса динамическая адсорбируемость азота Г д в 3—4 раза повышается, в результа­ те чего давление у входного патрубка насоса в квазистационарном режиме практически не меняется в области давлений ниже Ю - 6 мм рт. ст. Это позволяет характеризовать переохлажденный адсорбционный на­ сос в указанном диапазоне давлений практически по­ стоянной установившейся скоростью откачки. Величина ее определяется входной проводимостью насоса (для данной конструкции около 400 л/с) и начальной тео­ ретической скоростью откачки (диффузионная прово­

Эффективный коэффициент диффузии азота в ак­ тивном угле СКТ (рис. 31) заметно возрастает с уве­ личением удельного натекания адсорбции, особенно при давлении выше Ю - 6 мм рт. ст.

СТАТИЧЕСКАЯ И ДИНАМИЧЕСКАЯ АДСОРБИРУЕМОСТЬ ГАЗА

Предельное давление адсорбционного насоса возра­ стает по мере увеличения количества откачанного газа в соответствии с изотермой адсорбции. Скорость возра­ стания давления определяется относительной адсорбируемостью газа F = da/dp (см. гл. I I I ) .

При статических условиях .относительную адсорбируемость газа можно определить графическим диффе­ ренцированием экспериментальной изотермы адсорб­ ции. Для простоты вычислений аппроксимируют участок изотермы, построенной в двойных логарифмических ко­

107

Если адсорбцию выразить в л-мм рт. ст./г, то отно­ сительная адсорбируемость имеет размерность л/г и численно равна объему газа, приведенному к равновес­ ному давлению и поглощаемому единицей массы адсор­ бента при единичном увеличении давления. Относитель­

можно вычислить по формуле (47) обработкой экспери­

одинаковом давлении газа над адсорбентом. В этом слу­ чае концентрация адсорбированного газа на всей по­ верхности адсорбента должна быть одинаковой, хотя вследствие градиента концентрации по сечению зерна усредненная величина адсорбции при постоянном нате­ кании значительно меньше, чем на поверхности.

и 31). Давление при непрерывной адсорбции брали рав­ ным давлению газа над адсорбентом в конце процесса натекания, т. е. в установившемся квазистационарном режиме. Относительная адсорбируемость в динамических

является следствием допущения о линейности изотермы адсорбции. В диапазоне давлений Ю - 9 — 10~3 мм рт. ст. статическая адсорбируемость резко возрастает с умень­ шением давления (адсорбции). Поэтому область сверх­ высокого вакуума ( Ю - 8 мм рт. ст. и ниже) — наиболее приемлемая для работы адсорбционного насоса. При давлении Ю - 6 мм рт. ст. и ниже динамическая адсорби­ руемость слабо зависит как от давления, так и от тем­

108

<*

о

10 •10 10-я 10'' 10' to-6 10-5 р, млгрт.ст.

Рис. 32. Зависимость относительной адсорбируемое™ азота на

участия в процессе непрерывной адсорбции, но заметно снижают предельное давление при установлении равно­ весия.

При давлении 10- 5 мм рт. ст. и выше объем ультрапор оказывается полностью заполненным. В этой обла­ сти давлений значения Г д и Г с т соизмеримы, и равнове­ сие устанавливается за время не более (2ч-3) t\. Факт совпадения Г д и Г с т в области давлений Ю - 5 мм рт. ст. и выше свидетельствует о том, что температура адсор­ бента одинаковая при постоянном натекании и в стати­ ческих условиях при отсутствии натекания. Аналогич­ ный характер зависимости Г д и Гст от давления получен также при исследовании кинетики адсорбции других газов на угле СКТ. Основные результаты этих исследо­ ваний представлены на рис. 8, 22, 25—28. Отличие меж­

109

адсорбента это отличие меньше. Так, в диапазоне изме­

ний ниже Ю - 5 мм рт. ст. не позволяет при расчете дав­ ления в условиях непрерывной адсорбции использовать значения статической адсорбируемое™, определяемой по экспериментальной изотерме. Ошибка возрастет с по­ вышением эффективности применяемого адсорбента и понижением его температуры, например, при переох­ лаждении насоса.

СТАБИЛЬНОСТЬ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА

Скорость откачки адсорбционного насоса не является постоянной и уменьшается по мере увеличения количе­ ства откачанного газа, причем это явление усугубляется с возрастанием удельного натекания, особенно при ис­ пользовании малоэффективных адсорбентов. В работе [68] исследовано изменение скорости откачки адсорбци­ онного насоса по азоту с использованием цеолитов СаА и NaX методом постоянного потока. Авторы нашли, что при натекании в течение промежутка времени до 4 ч давление над адсорбентом возрастает пропорционально

квазистационарный режим непрерывной адсорбции еще не установился. Время установления квазистационарно­ го режима составляет 1—3 ч (см. рис. 20), и в течение этого времени должна соблюдаться указанная зависи­

110