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

непрерывной адсорбции. С учетом пропускной способ­ ности насоса уравнение (46) можно представить в сле­ дующем виде:

где ро — начальное давление перед созданием постоян­

сорбентов следует принять величину sT согласно фор­ муле (48), а для сравнения адсорбционных насосов ве­ личину

ST = Ms1 ,

которая является теоретической начальной скоростью откачки насоса.

Вторым и основным критерием является динамичес­ кая адсорбируемость газа Гд , характеризующая, соглас­ но уравнению (38), скорость возрастания давления над адсорбентом для квазистационарного режима при Q = const. Стабильргость скоростной характеристики на­ соса (изменение давления) во времени однозначно опре­ деляется произведением МТЯ, т. е. динамической адсорбируемостью и количеством адсорбента. При отсутствии ограничения объемной скорости подвода газа к адсор­ бенту величина 5 Т соответствует расчетной начальной установившейся скорости насоса.

Все адсорбенты, которые можно использовать в вы­ соковакуумных насосах, по эффективности следует ус­ ловно разделить на три группы.

1. Высокоэффективные адсорбенты, давление над которыми в квазистационарном режиме непрерывной адсорбции практически не меняется в течение длитель­ ного времени, т. е. Др<СРд-

В этом случае установившееся давление над адсор­ бентом, согласно уравнению (50), в основном опреде­ ляется суммой Рвх+РдУстановившаяся начальная ско­ рость откачки насоса мало отличается от начальной тео­ ретической скорости откачки

112

насосы могут работать в течение очень длительного времени (от десятков часов до нескольких суток) без заметного снижения скорости откачки. Примером явля­ ется откачка азота насосом с углем СКТ в условиях полного охлаждения адсорбента (см. рис. 27—29) или переохлаждения насоса (см. рис. 31) при давлении Ю - 7 мм рт. ст. и ниже.

2.Эффективные адсорбенты, давление над которыми

вквазистационарном режиме за промежуток времени

около 10 ч заметно возрастает, т. е. Ар^ра.

• Динамическая адсорбируемость газа составляет при­ мерно 104 л/г. Установившаяся скорость откачки насоса меньше 5 0 и заметно уменьшается во времени. Ресурс работы насосов с такими адсорбентами без заметного снижения скорости откачки ограничен. После нескольких часов работы насоса при давлении Ю - 5 мм рт. ст. и вы­ ше предельное давление лишь примерно на порядок меньше динамического давления при постоянном натекании. Запас предельного давления определяется ста­ тической и динамической изотермами адсорбции. Приме­

вающих установки с очень небольшими и кратковремен­ ными газовыми нагрузками. Примером может служить адсорбция азота и, особенно, аргона на цеолитах NaX (см. рис. 20—22), а также водорода на обычных адсор­ бентах при 78°К-

Как показано ранее, величина sT мало меняется в достаточно широком диапазоне изменения удельного натекания qu динамической адсорбируемое™ и условий охлаждения (см. рис. 22, 27, 29, 31). В связи с этим основным критерием для выбора эффективного адсор­ бента является динамическая адсорбируемость газа Гд .

заметно уменьшается, особенно в области давлений

выше 10_ е мм рт. ст. Поэтому один й тот же адсорбент в зависимости от области давлений может быть отнесен как к первой, так и ко второй группе.

туре. В связи с этим можно ожидать существенного от­

Ю - 6 мм рт. ст. была исследована методом кинетических кривых при постоянном натекании. Кинетические кри­

нии ниже З - Ю - 7 мм рт. ст., затем с уменьшением дав­ ления снижается до 220—260 л/с и далее практически не меняется (рис. 36). Скорость возрастания давления в большей степени зависит от натекания, что объясняет­ ся насыщением открытой поверхности азотного бачка

Р .мз

114

S, л/сек

1000

wo

насоса при конденсации углекислоты при давлениях ни­ же упругости пара.

Установившаяся скорость откачки 220—260 л/с за­ метно меньше входной проводимости насоса, равной 320 л/с. После прекращения натекания давление угле­

Удельная скорость откачки на единицу открытой по­ верхности азотного бачка равна теоретической скорости откачки, которая определяется объемом газа, падающим на единицу поверхности.

После завершения серии экспериментов, результаты которых представлены на рис. 35 (поглощено 180 см3 углекислоты), давление уменьшается до 2,5 - Ю - 7 мм рт. ст., а затем остается постоянным. Вследствие очень мед­ ленной диффузии углекислоты в адсорбенте при 78°К давление в установке в течение 2 суток не уменьшилось ниже 2,5x10- 7 мм рт. ст. По-видимому, вся откачанная углекислота была поглощена наружной поверхностью зерен адсорбента. Изостерическая теплота адсорбции углекислоты, измеренная при давлении 2,5 - Ю - 7 мм рт.ст. по увеличению давления при повышении температуры азотного бачка на 2,8°К, была равна 6100 кал/моль, что практически совпадает с теплотой сублимации углекис­ лоты 6031 кал/моль.