低溫泵的工作原理
發(fā)布時間：2015年11月04日 02:51 閱讀：5948
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澤德
一般提到的低溫泵的使用介質(zhì)溫度稍微高點的在零下30攝氏度，更低的在零下220攝氏度，在設(shè)計師要考慮到材料的低溫性能，抗沖擊性（主要是Ak值），介質(zhì)的理化性能，尤其像液氧液氮液氬液化天然氣這些介質(zhì)的揮發(fā)性。根據(jù)這些性能考慮密封結(jié)構(gòu)。該泵一般采用的是填料密封。密封造價比較低廉。低溫泵是在石油、化工裝置中用來輸送液態(tài)烴、液化天然氣以及冷凍裝置中的液態(tài)氧、液態(tài)氮等液化氣的特殊泵，因此它又稱深冷系。
在低溫泵內(nèi)設(shè)有由液氦或制冷機(jī)冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝結(jié)，并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力，從而達(dá)到抽氣作用。低溫抽氣的主要作用是低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕集。
①低溫冷凝：氣體分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的氣體層上，其平衡壓力基本上等于冷凝物的蒸氣壓。抽空氣時，冷板溫度必須低于 25K;抽氫時，冷板溫度更低。低溫冷凝抽氣冷凝層厚度可達(dá)10毫米左右。
②低溫吸附：氣體分子以一個單分子層厚 （10-8厘米數(shù)量級）被吸附到涂在冷板上的吸附劑表面上。吸附的平衡壓力比相同溫度下的蒸氣壓力低得多。如在 20K時氫的蒸氣壓力等于大氣壓力，用 20K的活性炭吸氫時吸附平衡壓力則低于10-8 帕。這樣就可能在較高溫度下通過低溫吸附來進(jìn)行抽氣。
③低溫捕集：在抽氣溫度下不能冷凝的氣體分子，被不斷增長的可冷凝氣體層埋葬和吸附。
一般說來，泵的極限壓力就是冷板溫度下的被冷凝氣體的蒸氣壓力。溫度為120K時，水的蒸氣壓已低于10-8帕。溫度為20K時，除氦、氖和氫外，其他氣體的蒸氣壓也低于10-8帕。但由于被抽容器和低溫冷板的溫度不同，泵的極限壓力高于冷凝物的蒸氣壓。對于室溫下的容器，低溫板為20K時，泵的極限壓力約為冷凝物蒸氣壓力的4倍。
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