Низькотемпературні охолоджувані (виморожувальні) уловлювачі

Для найбільш повного захисту відкачуваної системи від пари робочої рідини пароструминних насосів призначені низькотемпературні уловлювачі, які знижують тиск пари робочої рідини до значення, що відповідає температурі охолоджених елементів уловлювача. Застосування низькотемпературних уловлювачів дозволяє отримувати в добре знегаженій системі тиск залишкових газів на рівні 10^{-10 мм рт. ст. для паромасляних дифузійних насосів і 10-12 мм.рт.ст. - для парортутних.}

Для паромасляних дифузійних насосів залежно від вимог щодо тиску та складу залишкових газів застосовують уловлювачі, охолоджувані до температур від 243 до 77 К.

Процес видалення пари методом конденсації називають виморожуванням, тому уловлювачі з охолоджуваними поверхнями отримали назву виморожувальних, або конденсаційних.

Виморожувальні уловлювачі діляться на прості та високовакуумні, а залежно від матеріалу, з якого вони виготовлені - на скляні й металеві.

На рис. 4.6 показано основні типи простих уловлювачів.

Уловлювач із зовнішнім охолодженням (рис. 4.6, а) найбільш простий за конструкцією. Але має більший опір, ніж циліндричний (рис. 4.6, б) та кульовий (рис. 4.6, в) заливні уловлювачі. Крім того, для його охолодження необхідно мати посудину Дьюара. Однак цей тип уловлювача зручний тим, що виморожувальну дію можна швидко призупинити шляхом зняття посудини Дьюара, тоді як у заливних уловлювачах для цього потрібно видалити охолоджуючу рідину.

Металеві виморожувальні уловлювачі виготовляються, як правило, заливного типу(рис. 4.7). Вони можуть бути суцільнометалевими та розбірними. В обох випадках виморожувальна камера 2 повинна мати теплову розв'язку від кожуха уловлювача 1. Цього досягають, використовуючи матеріали з низьким коефіцієнтом теплопровідності (неіржавіюча сталь, нейзильбер, ковар), або виготовляючи тонкостінну заливну горловину. Щоб запобігти прольоту пари вздовж охолоджуваної поверхні застосовують відбиваючі щитки 3.

Конструкції високовакуумних уловлювачів, що використовуються у відкачних системах для одержання надвисокого вакууму, зображено на рис. 4.8. їх особливість полягає в тому, що обидві стінки вакуумпроводу, через який проходить відкачуваний газ, охолоджуються зрідженим азотом (рис. 4.8, а), або однією з них є відбиваючий ковпачок, що знаходиться в тепловому контакті з резервуаром для холодоагента (рис. 4.8, б). При таких конструкціях уловлювачів кожен атом ударяється об холодну стінку мінімум двічі, що практично запобігає міграції та адсорбційно-десорбційному переміщенню пари в бік високого вакууму. Однак разом з підвищенням ефективності уловлювача збільшується час досягнення граничного тиску. Це пояснюється зменшенням швидкості виморожування з часом і поступовим наближенням її до нуля, коли процес конденсації врівноважується зворотним потоком пари зі стінок уловлювача.

Швидкість дії виморожувального уловлювача S_ул може бути визначена як різниця об'ємів молекул, що конденсуються V₁ та молекул, що відлітають V₂ з охолоджуваної поверхні за одиницю часу:

(4.3)

де v ₁, v ₂ - кількість молекул, що ударяються та відлітають з одиниці поверхні за одиницю часу; n ₁ - молекулярна концентрація пари масла в об'ємі; F -площа охолоджуваної поверхні.

Підставляючи в (4.3) відомий з молекулярної фізики вираз для потоку v.

v= 3.51-10²² (4.4)

де р виражено в міліметрах ртутного стовпа, Т - у кельвінах, молекулярна маса М- у грамах, отримаємо

(4.5)

де р - тиск пари у відкачуваному об'ємі, обумовлений температурою навколишнього середовища Т; р_нас - тиск насиченої пари масла при температурі охолоджуваної поверхні Т_пов. 3 цієї формули видно, що коли р>>p_нас (початок роботи уловлювача), S_ул досягає максимальної величини. Потім, зі зменшенням парціального тиску пари швидкість дії уловлювача зменшується і при р << р_нас практично дорівнює нулю.

---

Дата добавления: 2015-07-20