Чтобы вакуумный насос купить, обращайтесь в компанию COMPRESSOR HOUSE.

Общие сведения по криоконденсационной откачке

Принцип действия криоконденсационного насоса. Физическая сущность откачивающего действия крионасосов основана на том, что равновесное давление газов над поверхностью твердого тела, охлажденного до низких температур, может быть доведено до очень малых значений, т. е. на способности охлажденных поверхностей конденсировать и удерживать на себе за счет сил межмолекулярного взаимодействия молекулы газов.

Принципиально процесс низкотемпературной откачки упрощенно может быть представлен следующим образом. Газ, находящийся в некотором сосуде, с позиций молекулярно-кинетической теории представляет собой множество молекул, хаотично движущихся прямолинейно во всех направлениях. При этом молекулы газа непрерывно сталкиваются между собой, а также со стенками сосуда. После каждого столкновения скорости и направления их движения изменяются. Если в сосуд поместить поверхность и охладить ее до низкой температуры, то молекулы газа, ударяясь о нее, будут терять часть своей кинетической энергии и конденсироваться на ней, образуя твердый слой «замороженных» молекул газа. В результате этого в объеме будет создаваться и поддерживаться разрежение (вакуум).

В реальных условиях эта упрощенная модель не отражает весь комплекс явлений, сопровождающих процесс криооткачки.

Теоретическое изучение явлений, происходящих на охлажденной поверхности, в процессе криооткачки усложняется тем, что они в свою очередь сопровождаются большим комплексом взаимосвязанных и трудноразделимых процессов: массотеплопереносом, фазовыми превращениями, непрерывным ростом криоосадка, формированием и постоянным изменением структуры и теплофизических свойств криосадка и др. Кроме того, приходится откачивать не однокомпонентный газ, а многокомпонентную газовую среду с различными теплофизическими свойствами.

Выяснение природы сил, удерживающих частицы газа на охлажденной поверхности, а также механизма кри-оконденсационного захвата молекул газов относится к числу одной из сложнейших проблем современной физики и является предметом многочисленных экспериментальных и теоретических исследований.

При изучении физического процесса криооткачки основное внимание уделяется взаимодействию падающей на охлажденную поверхность молекулы с поверхностью конденсированной фазы.

Силы межмолекулярного взаимодействия имеют электромагнитную, а также квантовомеханическую природу [1-1]. Опыты показывают, что межмолекулярные взаимодействия зависят от расстояния между молекулами. Действие этих сил проявляется на близких расстояниях (менее 10^-7 см).

Взаимодействие в микромире выражается двумя одновременно действующими силами: силами взаимного притяжения и отталкивания.

В основе процесса криооткачки лежат силы межмолекулярного притяжения, и этот процесс представляет собой фазовый переход первого рода, характеризуемый расслоением системы на две фазы «пар — твердое тело».

С термодинамической точки зрения криоконденса-ционная откачка представляет собой изобарно-изотермический процесс, который протекает самопроизвольно в направлении уменьшения свободной энергии системы «газ — твердый конденсат». В главе рассматриваются основные процессы, обеспечивающие криоконденса-ционную откачку.

Условия осуществления криоконденсационной откачки. Состояние вещества определяется давлением, температурой и объемом. При определенных условиях вещество может находиться в одном из трех агрегатных состояний: газообразном, жидком или твердом (рис. 1-1). В газообразном состоянии молекулы, совер-тающие беспорядочное движение, заполняют весь объем. В жидкой фазе молекулы обладают ограниченной свободой движения и занимают не весь доступный объем, а лишь часть его. Наконец, в твердых кристаллических веществах каждый атом имеет фиксированное положение.***