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通用機械：分子篩吸附泵
通用機械：分子篩吸附泵
分子篩吸附泵是分子篩吸附泵在高溫下靠分子篩的物理吸附作用兌現抽氣的真空泵。分子篩吸附泵構造容易?無油凈化?無振動噪聲?是失掉無油真空罕用的真空泵?罕用作無油真空機組的前級泵或超高真空機組的維持泵。
所有液體物質名義的原子團或分子與液體外部的原子團或分子所處的狀態是相反的。液體外部原子團或分子所受的吸吸力對稱地和勻稱地散布在原子團或分子四周?即在于力場飽和的失調狀態?而名義的原子團或分子所受的力則是不對稱的?也就是說液體名義有過剩的名義自在能?即名義有吸附力場存在?這就是液體名義對氣體或液體存在吸附作用的起因。所有液體物質的名義都有吸附作用。但理論上只有多微孔的物質或磨得很細的物質因名義積很大?才有顯然的吸附作用。分子篩就是這種物質。分子篩(自動沸石)為多微孔型構造的堿非金屬鋁硅酸鹽?體內有許多空腔狀晶胞?其間有微孔相通。在液氮熱度下?氣體或液體分子經過微孔吸附于晶胞空腔的內名義上。分子篩有很大的比名義積(見表分子篩特點表)?因而能吸附一大批的氣體和液體。分子篩除有吸附作用外?再有篩分?離子交流和催化等作用。分子篩對氣體是物理吸附?其內中是可逆的。在高溫下吸附的氣體?在熱度回升時則逐步解吸。分子篩在常溫時裸露于大氣中能吸附一大批水蒸汽?每克5A分子篩能吸附水蒸汽0.1～0.2克?比較1.3×104～2.7×104帕每升氣體量。分子篩吸附一大批水蒸汽后吸氣威力便大大升高。分子篩和潮氣子的親和力尤其強?只有通過適當烘烤?吸附的水蒸汽能力全副解吸。因而?分子篩吸附泵在裸露于大氣或運用一個時代后都要繼續烘烤。通常?這種解決是把分子篩放在開啟的容器內經300～350℃熱度烘烤除氣1～2時辰。但加熱熱度正常不宜勝于600℃?要不會使分子篩敗壞。分子篩形態分球狀?線形?柱形?片狀?顆粒狀和粉狀?在液氮熱度下?5A能吸附氮?氧?氬?二氧化碳和水蒸汽?13X除吸附5A所吸附的氣省外還能吸附CnHn復合物。
分子篩吸附氣體有很強的取舍性。它只能吸附分子直徑小于微孔直徑的氣體和液體。大氣分子的直徑為2～4埃(1埃=1×10-10米)?油分子的直徑為7～8埃?可別離用5A和13X型分子篩吸附。分子篩對相反氣體的吸附強弱也相反?對氮?氧和氬吸附威力很強。這3種氣體占大氣體積的99.9％?分壓之和為105帕。但分子篩對氖?氦和氫等氣體吸附威力卻極弱。
熱度對分子篩吸附威力的莫須有無比大?在液氮熱度(-196℃)下?每克5A分子篩能把50～100厘米3容器從大氣壓抽到1帕?而在常溫下每克5A分子篩對最易吸附的氮的吸附量僅為10.9立方厘米。因而?烘烤除氣和高溫結冰是保障分子篩吸附泵抽氣性能的必要條件。構造分子篩吸附泵分為內冷式(圖1內冷式分子篩吸附泵)和外冷式(圖2外冷式分子篩吸附泵)兩種。前者的液氮和電能的耗量小?抽氣速率大?極限壓力低?但加工較簡單?后者構造容易?加工輕易?但液氮和電能的耗量大?要有特制的液氮筒。分子篩吸附泵如作為前級泵運用還要設置保險塞?要不熱度回升時吸附的氣體解吸有產生爆裂的奇險。如作為超高真空維持泵運用?因吸附的氣體量小可不設置保險塞?以縮小放氣和透氣源。分子篩導熱性很差?泵的構造設計須要思忖熱傳播問題?再不烘烤或結冰時能迅速達成預約務求。
決議分子篩吸附泵抽氣威力的不足道成分之一是分子篩裝量?常依據分子篩的負載曲線來決議。圖35A分子篩對氮?氖和氦的負載率－失調壓力曲線為液氮熱度下5A分子篩對氮?氖和氦3種氣體的負載率-失調壓力曲線。當被抽體積分子篩裝量之比即負載率(升/克)大于0.1時?失調壓力急劇回升?當負載率小于0.05時?失調壓力則升高不大?而分子篩的裝量卻增多很多。因而?取負載率0.05～0.1來確定分子篩裝量?能夠兼顧泵的性能和經濟動機。
操作步驟分子篩吸附泵從大氣壓力結束抽氣?其極限壓力重要由大氣中的氖?氦分壓決議。用兩臺分子篩吸附泵抽氣時有兩種相反的操作步驟。
率先只給第一臺泵加液氮結冰抽氣?把真空零碎(不囊括第二臺泵)抽到極限壓力(約1帕)時開放。此時真空零碎的壓力在于失調態?被抽氣體為分子流態(分子密度小)?伴隨氣體流到泵內的氖?氦就又回來到零碎中?以致零碎中的氖?氦分壓簡直未變。再給第二臺泵加液氮結冰抽氣?真空零碎的極限壓力只能達成10-1帕。
加液氮結冰抽氣的第一臺泵將零碎(囊括第二臺泵)抽到67～670帕時開放。從結束抽氣到關泵的內中中?分子篩一直吸附被抽氣體中的氮?氧和氬而不吸附氖和氦?泵內氖?氦分壓一直回升。又因真空零碎的壓力前后在于不失調狀態(泵內壓力低于容器和彈道的壓力)?被抽氣體一直向泵內固定?同聲氣體是粘滯流態(分子密度大)?只管泵內氖?氦分壓高?它們也難向零碎回來而被開放在泵內?從而升高了零碎中氖?氦分壓。再給第二臺泵加液氮結冰抽氣?真空零碎就可達成更低的壓力(約10-2帕)。用相反的操作法所達成的極限壓力可相差一個單位級。另外?也可用干澀純氮重復“顯影”真空零碎?將氖?氦“帶走”?升高零碎中的氖?氦分壓?使零碎的極限壓力達成10-3帕。但這種步驟較枝節而且消費氮氣。也可用無油電泵或帶吸附阱的電泵抽預真空?那樣分子篩吸附泵達成的極限壓力就更低?但須留神泵油的凈化問題。
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