В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Адсорбционные насосы
Получение вакуума - Насосы для высокого вакуума
Оглавление
Адсорбционные насосы
Страница 2
Страница 3
Страница 4
Страница 5
Все страницы


Принцип действия адсорбционных насосов, как и всех остальных насосов поверхностного действия, рассмотренных в последующих разделах, основан на процессах адсорбции и десорбции. Указывалось, что на любой поверхности в результате ее бомбардировки молекулами окружающего газа протекают одновременно и непрерывно процессы адсорбции и десорбции молекул газа.


Выяснено, что в процессе адсорбции возникают физические и химические связи между молекулами газа и поверхностью.  В условиях равновесия скорости адсорбции (vад) и десорбции vдес равны между собой, и, следовательно число молекул газа, находящихся на поверхности, остается неизменным. Однако при нарушении условий равновесия, например вследствие изменения температуры поверхности или давления, молекулы газа, в зависимости от направления изменения равновесия, адсорбируются или десорбируются, и поверхность становится либо источником газа, либо насосом.

(3.2)

где В — константа, NA — число молекул газа, адсорбированных поверхностью единичной площади, Tn — температура поверхности и E — энергия связи (активации), определяемая силами межмолекулярного взаимодействия. Скорость адсорбции, согласно уравнению (1.45), равна

(3.3)

где / — коэффициент прилипания, характеризующий ту часть ударяющихся о поверхность молекул, которые удерживаются на ней за счет возникновения сил Ван-дер-Ваальса или химических связей, и Тг — температура газа. Таким образом, из уравнений (3.2) и (3.3) можно определить общую скорость dN/dt изменения количества молекул, адсорбированных поверхностью единичной площади:

(3.4)

Для того чтобы поверхность могла служить насосом, необходимо, чтобы dN/dt>0.  Другими словами, использование адсорбционного процесса для откачки газа основано на достижении оптимального соотношения между vад и vдec. Для этого нужно увеличивать E и / и (или) уменьшать температуру поверхности Tn- Поскольку общая скорость откачки равна A(dN/dt), где А — эффективная площадь поверхности, получаем еще один параметр, определяющий скорость адсорбционной откачки. Однако следует иметь в виду, что в процессе адсорбции число адсорбированных молекул и, следовательно, скорость десорбции возрастают, что приводит к уменьшению скорости откачки до тех пор, пока в конце концов при dN/dt не установится новое равновесие.

Таким образом, адсорбционные насосы обладают ограниченной адсорбционной емкостью; поглотив определенное количество газов, насос достигает насыщения и прекращает свою работу. Общее количество адсорбированного газа зависит от величин коэффициента прилипания, энергии активации, температуры поверхности и ее площади.

В основе работы большинства насосов, альтернативных диффузионному, таких как ионные, сублимационные и криогенные, обсуждаемых в последующих разделах, так или иначе лежат адсорбционные процессы. Однако термин «адсорбционный насос» применяется только для таких насосов, в которых газ адсорбируется по физическому механизму в порах материала, охлаждаемого до температуры жидкого азота, и которые обычно используются для получения предварительного вакуума,— от атмосферного давления до ~1Па.

Впервые применил адсорбционный насос в конце девятнадцатого века Дьюар. В качестве поглощающего материала тогда использовался активированный древесный уголь (кокосовый или березовый), однако поглощение газа этими адсорбентами протекает по неконтролируемому механизму, приводя к противоречивым результатам. С появлением диффузионного насоса адсорбционные насосы были забыты, и только в 1950-х гг. вновь нашли применение, поскольку появилась потребность в насосах для создания свободного от примесей углеводородов предварительного вакуума в новых ионных насосах. Усовершенствование адсорбционных насосов для этих целей было достигнуто благодаря использованию новых адсорбционных материалов— так называемых «молекулярных сит».



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 157 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru