低温泵长期连续运转,泵的抽速随抽气时间延长面逐渐良减,当抽速下降到原  (3)低温泵的最大抽气容量(和抽气容量)
快,此时,需要停止运转升温再生,用以恢复泵的原有的抽气丝必,出了ZDB  500型制冷机低温泵抽氢的气容量曲线,超过饱和抽气容M267给  始抽速60%时,所累积抽除的总气量称为“饱和抽气容量”,图  衰减很

5000

5×1031×10215×1025×103×1
抽氢容量/PaL
图2-67ZDB500型制冷机低温泵抽氢容量曲线  低温泵对不同种类气体的饱和抽气容量差别很大,冷凝气体的抽气容量取决于  冷凝霜层的厚度,霜层表面和低温板之间的温差△T与霜层厚度呈正比,马舍  ( Ascher)给出了没有屏蔽的20K低温板,在p=0.67Pa压力条件下,N2霜表面  有效冷凝系数与N2冷凝量的函数关系曲线如图2-68所示。图中,横坐标d为霜层  厚度,p为霜表面温度对应的饱和蒸气压。根据测量结果,得出最大厚度为  1.5mm,平均热导率A=0.7mW/(m·K),对应p。的最大温差△Tmx=15K。若  用77K屏蔽挡板,当进气压力一定时,单位冷凝面的冷凝输入功率比无屏蔽时要  小,因而在一定的△Tmx下,可达到更大的最大厚度dmx。这一结果已被艾德尔  (Eder)等人的实验证实。他们在制冷机低温泵加屏蔽的20K冷面上,在进气压力  p=0.1~1Pa条件下进行冷凝空气实验,最大厚度达到dmx=50~100mm,相当于60kg/m2的质量厚度  活性炭低温吸附氢、氖、氦的饱和容量,是制约低温泵抽气容量的主要限制因  素。所选用的吸气剂材料、厚度、活化工艺都影响吸附容量,各种吸附材料的最大

抽气容量可根据吸气剂的吸附等温线确定。用于制冷机低温泵的吸气剂以椰壳活性  炭最好,温克勒尔( Winkler)在T=15K测得的对H2的动态吸附容量V=1.5

104Pa·L/s
(4)低温泵的启动压力  受制冷功率的影响,冷机低温泵不能够在大气压下启动,因为高压下气体的  对流换热和气体的冷凝热,使低温板达不到工作温度而不能启动。此外,大量气体  冷凝吸附在低温板上,也会影响泵的工作寿命,低温泵正常启动的最高压力称为启动压力  般用前级泵将低温泵预抽到数十帕以下,即可启动制冷机的压机开始制冷,直至制冷机的一、二级冷头达到规定的温度  可以在启动预抽泵的同时启动制冷机,这样就可以缩短低温泵的启动时时间  由于小型制冷机的制冷时间大都在1h以上,远大于前级泵预抽低温泵

(5)低温泵的转换压力
低温泵开始对真空容器抽气时,容器内允许的最高压力称为转换压力(起始压力)。要求制冷机低温泵低温板的热容量能够承受气流的热冲击△H,它取决于打开真空阀开始对容器抽气的最大气体负荷,根据经验最大气体流量与制冷机制冷功率有如下关系
W
式中p—转换压力,P
V真空容器体积,L
W——制冷机二级冷头(20K)制冷功率,W
或者用二级冷头热容量△E的实验值来计算允许的最高压力

式中△E—二级冷头的热容量,J
△H—气体的焓差,J/mol
p—气体转换压力,Pa;
气体体积
R摩尔气体常数,8.314J/(mol·K);  T气体温度,K。  假设RKP400型(见表2-36)的实验值△E=300J,那么对于1m3的容器,根  据公式(2-83),其转换压力对氮气为p≤160Pa  通常工艺流程应用上对容器的预抽有以下要求  ①每次容器暴露大气后的预抽时间应尽可能短  ②尽量避免前级泵的反流物(特别是碳氢化合物)对容器的污染  ③前级真空系统要经济合算  根据以上要求,转换压力应在10-2~102Pa的范围内,应用于超高真空时  大多将转换压力控制在10-1~10-2Pa。考虑到对油蒸气污染的要求,可以选用无  油机械泵和涡轮分子泵、溅射离子泵、分子筛低温吸附泵组成的抽气机组  对油蒸气污染要求不严格的小型容器(1m3左右),可以直接选用机械泵,并  且将转换压力提高到40Pa,在此压力下抽气方向的气流能够有效地阻止机械泵油  的反流。转换压力的提高能够明显提高抽气时间  通常,生产厂家都会给出不同型号的制冷机低温泵的转换压力,可根据工艺生  产要求参考选用