通用机械：分子筛吸附泵
分子筛吸附泵是分子筛吸附泵在高温下靠分子筛的物理吸附作用兑现抽气的真空泵。分子筛吸附泵构造容易?无油净化?无振动噪声?是失掉无油真空罕用的真空泵?罕用作无油真空机组的前级泵或超高真空机组的维持泵。
所有液体物质名义的原子团或分子与液体外部的原子团或分子所处的状态是相反的。液体外部原子团或分子所受的吸吸力对称地和匀称地散布在原子团或分子四周?即在于力场饱和的失调状态?而名义的原子团或分子所受的力则是不对称的?也就是说液体名义有过剩的名义自在能?即名义有吸附力场存在?这就是液体名义对气体或液体存在吸附作用的起因。所有液体物质的名义都有吸附作用。但理论上只有多微孔的物质或磨得很细的物质因名义积很大?才有显然的吸附作用。分子筛就是这种物质。分子筛(自动沸石)为多微孔型构造的碱非金属铝硅酸盐?体内有许多空腔状晶胞?其间有微孔相通。在液氮热度下?气体或液体分子经过微孔吸附于晶胞空腔的内名义上。分子筛有很大的比名义积(见表分子筛特点表)?因而能吸附一大批的气体和液体。分子筛除有吸附作用外?再有筛分?离子交流和催化等作用。分子筛对气体是物理吸附?其内中是可逆的。在高温下吸附的气体?在热度回升时则逐步解吸。分子筛在常温时裸露于大气中能吸附一大批水蒸汽?每克5A分子筛能吸附水蒸汽0.1～0.2克?比较1.3×104～2.7×104帕每升气体量。分子筛吸附一大批水蒸汽后吸气威力便大大升高。分子筛和潮气子的亲和力尤其强?只有通过适当烘烤?吸附的水蒸汽能力全副解吸。因而?分子筛吸附泵在裸露于大气或运用一个时代后都要继续烘烤。通常?这种解决是把分子筛放在开启的容器内经300～350℃热度烘烤除气1～2时辰。但加热热度正常不宜胜于600℃?要不会使分子筛败坏。分子筛形态分球状?线形?柱形?片状?颗粒状和粉状?在液氮热度下?5A能吸附氮?氧?氩?二氧化碳和水蒸汽?13X除吸附5A所吸附的气省外还能吸附CnHn复合物。
分子筛吸附气体有很强的取舍性。它只能吸附分子直径小于微孔直径的气体和液体。大气分子的直径为2～4埃(1埃=1×10-10米)?油分子的直径为7～8埃?可别离用5A和13X型分子筛吸附。分子筛对相反气体的吸附强弱也相反?对氮?氧和氩吸附威力很强。这3种气体占大气体积的99.9％?分压之和为105帕。但分子筛对氖?氦和氢等气体吸附威力却极弱。
热度对分子筛吸附威力的莫须有无比大?在液氮热度(-196℃)下?每克5A分子筛能把50～100厘米3容器从大气压抽到1帕?而在常温下每克5A分子筛对最易吸附的氮的吸附量仅为10.9立方厘米。因而?烘烤除气和高温结冰是保障分子筛吸附泵抽气性能的必要条件。构造分子筛吸附泵分为内冷式(图1内冷式分子筛吸附泵)和外冷式(图2外冷式分子筛吸附泵)两种。前者的液氮和电能的耗量小?抽气速率大?极限压力低?但加工较简单?后者构造容易?加工轻易?但液氮和电能的耗量大?要有特制的液氮筒。分子筛吸附泵如作为前级泵运用还要设置保险塞?要不热度回升时吸附的气体解吸有产生爆裂的奇险。如作为超高真空维持泵运用?因吸附的气体量小可不设置保险塞?以缩小放气和透气源。分子筛导热性很差?泵的构造设计须要思忖热传播问题?再不烘烤或结冰时能迅速达成预约务求。
决议分子筛吸附泵抽气威力的不足道成分之一是分子筛装量?常依据分子筛的负载曲线来决议。图35A分子筛对氮?氖和氦的负载率－失调压力曲线为液氮热度下5A分子筛对氮?氖和氦3种气体的负载率-失调压力曲线。当被抽体积分子筛装量之比即负载率(升/克)大于0.1时?失调压力急剧回升?当负载率小于0.05时?失调压力则升高不大?而分子筛的装量却增多很多。因而?取负载率0.05～0.1来确定分子筛装量?能够兼顾泵的性能和经济动机。
操作步骤分子筛吸附泵从大气压力结束抽气?其极限压力重要由大气中的氖?氦分压决议。用两台分子筛吸附泵抽气时有两种相反的操作步骤。
率先只给第一台泵加液氮结冰抽气?把真空零碎(不囊括第二台泵)抽到极限压力(约1帕)时开放。此时真空零碎的压力在于失调态?被抽气体为分子流态(分子密度小)?伴随气体流到泵内的氖?氦就又回来到零碎中?以致零碎中的氖?氦分压简直未变。再给第二台泵加液氮结冰抽气?真空零碎的极限压力只能达成10-1帕。
加液氮结冰抽气的第一台泵将零碎(囊括第二台泵)抽到67～670帕时开放。从结束抽气到关泵的内中中?分子筛一直吸附被抽气体中的氮?氧和氩而不吸附氖和氦?泵内氖?氦分压一直回升。又因真空零碎的压力前后在于不失调状态(泵内压力低于容器和弹道的压力)?被抽气体一直向泵内固定?同声气体是粘滞流态(分子密度大)?只管泵内氖?氦分压高?它们也难向零碎回来而被开放在泵内?从而升高了零碎中氖?氦分压。再给第二台泵加液氮结冰抽气?真空零碎就可达成更低的压力(约10-2帕)。用相反的操作法所达成的极限压力可相差一个单位级。另外?也可用干涩纯氮重复“显影”真空零碎?将氖?氦“带走”?升高零碎中的氖?氦分压?使零碎的极限压力达成10-3帕。但这种步骤较枝节而且消费氮气。也可用无油电泵或带吸附阱的电泵抽预真空?那样分子筛吸附泵达成的极限压力就更低?但须留神泵油的净化问题。

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