低溫泵抽氣原理及熱負載介紹

2017-12-11 17:37:03

　　低溫泵是利用低溫表面冷凝氣體的真空泵（行業：機械制造業），又稱冷凝泵。低溫泵可以獲得抽氣速率最大、極限壓力最低的清潔真空，一般應用在半導體（semiconductor）和集成電路的研究和生產，以及分子束研究、真空鍍膜設備(shèbèi)、真空表面分析(Analyse)儀器設備(shèbèi)、離子注入機和空間模擬裝置等方面。
　　在低溫泵內設有由液氦或制冷機冷卻到極低溫度的冷板。上海凱泉泵業集團有限公司是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。上海凱泉由于葉輪進口不可能形成絕對真空，因此離心泵吸水高度不能超過10米，加上水流經吸水管路帶來的沿程損失，實際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠小于10米。它使氣體凝結，并保持凝結物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力，從而達到抽氣作用。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厘米數量級)被吸附到涂在冷板上的吸附劑表面上。上海凱泉泵業集團有限公司性能的技術參數有流量、吸程、揚程、軸功率、水功率、效率等；根據不同的工作原理可分為容積水泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量；葉片泵是利用回轉葉片與水的相互作用來傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。凱泉泵業由此可見，若離心泵葉輪不斷旋轉，則可連續吸水、壓水，水便可源源不斷地從低處揚到高處或遠方。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉所產生的離心力的作用下，將水提向高處的。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。這樣就可能在比較高溫度下通過(tōng guò)低溫吸附來進行抽氣。
　　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。
　　低溫泵的熱負載主要是氣體的凝結熱和周圍壁面對工作冷板的輻射熱。凝結熱與氣體種類有關，對于 80
　　K、133.322帕·升的氮氣冷凝在20K冷板上的凝結熱為0.3～0.6焦耳。上海凱泉如安裝過高，則不吸水；此外，由于山區比平原大氣壓力低，因此同一臺水泵在山區，特別是在高山區安裝時，其安裝高度應降低，否則也不能吸上水來。工作冷板接受的輻射熱與周圍壁裝飾面板溫度和工作冷板溫度兩者的4次方之差成正比。因此，4.2K和20K工作冷板均用50～100K的冷板來屏蔽，以最大化減少工作冷板所接受的輻射熱。
氣體捕集泵

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