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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 66

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

платины при 78°К доступны для хемосорбции водорода. В работах [2, 3] приведены данные по адсорбции во­ дорода палладированными силикагелями (рис. 40). Для некоторых марок палладированных силикагелей, содер­ жащих от 2 до 5% палладия, адсорбция водорода дости-

Л'ММрТ.СТ.

 

Рис. 40.

Изотермы

адсорбции

 

водорода

на

палладированных

 

силикагелях

при 78°К

[2, 3]

 

и различном

содержании Pd;

 

/ — 0,8% Pd; 2 - 4 , 5 %

Pd;

3 — 5%

 

 

Pd; 4 — 3,8% Pd

 

10~6 I0'S

Ю"* p, ммрт.ст

 

 

 

 

гает

10 л-мм рт. ст./г в диапазоне давлений 10~5

Ю - 4

мм рт. ст. Предадсорбцня водорода не снижает ад­

сорбционную способность силикагелей по другим газам. Начальные скорости откачки насосом водорода [15] при использовании платинированных силикагелей не­ сколько выше, чем для палладированных, хотя адсорб­ ционная емкость последних заметно больше. Это объяс­

няется лучшими кинетическими

характеристиками

ад­

сорбентов с чрезвычайно мелко

дисперсными

«слоями»

платины.

 

 

 

Скоростная характеристика

по водороду

насоса

с

палладированным силикагелей в большой степени зави­ сит [15] от натекания: до некоторой критической величи­ ны натекания скорость откачки хотя и уменьшается, но достаточно стабильна, во времени, а после достижения критического значения скорость резко падает (рис. 41).

Изотерма адсорбции водорода на платине (.адсор­ бент — активный уголь СКТ) очень сильно зависит от

давления

(рис. 42) и при коэффициенте заполнения по­

верхности

6 = 0,14-0,7

удовлетворительно

описывается

уравнением Темкина

(7) Q = k\g(A0p)

при &=0,26 и Л 0 =

= 3,55-109

1/мм рт. ст. Кинетические

кривые

адсорбции

водорода платинированным углем (рис. 43) характеризу­ ются постепенным ростом относительного давления с уве­ личением количества предадсорбированного водорода 0о

122


 

 

 

 

 

 

S, л/сек

 

Рис. 41. График

изменения во

500

 

времени скорости откачки ад­

 

 

сорбционного насоса с паллади-

400\

 

рованным

силикагелем при по­

 

 

стоянном

натекании

Q

водо­

300

2-

 

рода:

 

 

ч

 

У — 0 = 1,75 • Ю - 4

 

л • мм

рт.

ст./с;

гоо

 

2 — Q=0,35 • Ю - 4

л • мм

рт.

ст./с;

100 ч

3

3 — Q=6,9 • 10-4

л • мм

рт.

ст./с;

4 <Э=2,3 • Ю - 3

л • мм

рт. ст./с

 

 

 

 

 

 

1

г 3 4 5 t,4

р,

ммрт.ст.

Рис. 42. Изотерма адсорбции водорода платинированным

углем

при 78°К

 

Рис. 43. Кинетические кривые адсорбции водорода платинированным углем:

а — при натекашнг

Q = 3 , 7 - !

0 - 6

л • мм рт. ст./с и различном

количестве

Э

предварительно

адсорбированного водорода

(/—0'о=О; 2 — Р0

=0,125; 3—0о=

=0,245;

4—'0о=О,34О);

б — при различных Q и

близких

значениях

Эо (/—

0>о=

=0,340

и Q = 3 , 9

- 1 0 - °

л • мм

рт.

ст./с; 2—

0О =О,385 и

Q=2,2 - 10 - 4

л • мм

рт.

 

 

 

ст./с; 3

— 00= 0,460 и

Q=3,4 • Ю - 4 )

 

 

 

 


и достаточно быстрым увеличением давления с возраста­ нием натекания, особенно, когда величина адсорбции при­ ближается к предельному значению as. При относительно малых натеканиях, когда сохраняется высокая доля сво-

 

 

 

 

 

 

Рис. 44. График изменения во време­

 

 

 

 

 

ни скорости

откачки

водорода

адсор­

 

 

 

 

 

 

бционным

насосом

с

платинирован­

 

 

 

 

 

ным

углем

при

постоянном

натека­

 

 

 

 

 

 

нии

(o s =1 3 л,-мм рт. ст.)

в диапа­

 

 

 

 

 

зоне

давления р = 1 0 - 9

(кривые

1—3)

 

 

 

 

 

 

 

и /??«10~8

(кривые 4,

 

5):

 

 

 

 

 

 

 

1 00=0,

Q=4,9 - 10 - 9

л • мм

рт.

ст./с;

 

 

 

 

 

2~6о=О,0О23,

Q=7,6 - 10 - e

л • мм

рт.

ст./с;

 

 

 

 

 

3 — б 0 =0,067,

Q=5,3 • 10-<" л - м м

рт.

ст./с;

 

 

 

 

 

4— 6„=0,01,

Q=3.8 • Ш - 5

л • мм

 

рт.

ст../с;

 

 

 

 

6t,4

5 — 9>о=0,164,

< Э = 3 , 2 - 1 0 - с

л • мм

рт. ст./с

 

 

 

 

 

Г, //ммрт.ст

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 45. Зависимость

ста­

10"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тической

расчетной

(по

Ю1

 

 

 

 

 

 

 

 

смг/сек

уравнению Темкина

(кри­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вая / ) , статической экс­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

периментальной

(кривая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) , динамической

(кривая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 ~8

3) адсорбируемости

Г во­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дорода

платинированным

 

 

 

 

*

3

 

 

 

 

•з

углем,

а

также

коэффи­

10'

 

 

 

 

 

 

 

 

—°гО

 

 

 

 

 

 

циента

 

диффузии

De

 

 

 

 

 

 

 

 

(кривая

4) от давления

ю-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10~i

Ю'8

10''

10'"

Ю'у^мрт.ст,

 

 

 

 

 

 

бодной поверхности платины ( б < 0 , 1 ) , скорость откачки насоса лимитируется в основном объемной скоростью подвода газа к адсорбенту и очень стабильна во време­ ни (рис. 44, кривая 1). Сильная зависимость скорости откачки от предадсорбции водорода 60 и натекания объясняется [15] очень резким уменьшением адсорбируе­ мости водорода на платине (рис. 45). Для случая хемо-

сорбции относительная адсорбируемость газа Г =

др

не зависит от предельной величины адсорбции as и оп­ ределяется изотермой адсорбции

124


Относительная адсорбируемость однозначно опреде­ ляет скорость увеличения давления по мере возрастания коэффициента заполнения поверхности адсорбции. В квазистационарном режиме непрерывной адсорбции ли­ нейное увеличение давления Ар за время постоянного натекания газа At определяется динамической адсорби­ руемостью

Да QM а 5 Г д

Динамическая адсорбируемость, рассчитанная по тангенсу угла наклона кинетических кривых в конце постоянного натекания, резко снижается с увеличением давления (адсорбции); она в 3—5 раз ниже'статической адсорбируемое™ (рис. 45, кривые 2, 3). Очень высокое значение относительной адсорбируемое™ в области сверхвысокого вакуума на чистой поверхности платины позволяет при малых натеканиях водорода (давление 10- 9 мм рт. ст.) поддерживать высокую скорость откач­ ки, в основном ограниченную условиями подвода газа к адсорбенту.

Поглощение водорода при 78°К определяется процес­ сом поверхностной хемосорбции, которая является неак­ тивированной. При этой температуре активированная хемосорбция, связанная с диффузией водорода внутрь зерен платаны, отсутствует. При повышении температу-

1,00

 

о-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,75

 

 

 

 

 

 

0.50

 

 

 

 

 

 

0,25

 

 

 

2 ^

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

ю

 

 

10'L

10'

10"

10'

10'

W'J р.ммрт.ст.

Рис. 46. Изотермы адсорбции водорода платинированным углем при 78°К (кривая / ) и 293°К (кривая 2)

125