低温容器抽水的主要问题

多层绝缘液氦容器和液氮生物容器的典型结构由内槽，外壳，支撑部件，多层绝缘层，低温吸附剂和排气喷嘴组成。 ，如图15-22所示。容器的抽吸是在吸嘴与由吸管，机械泵和扩散泵组成的高真空泵单元连接之后进行的。泵送的主要目的是：s *首先在容器的夹层空间中抽出气体，然后将容器中材料的脱气减少到允许范围，并促进吸附剂的活化，以确保低温容器的寿命为5-10年。始终具有良好的真空绝缘性能。从低温客船抽出空气的困难是由以下特殊问题引起的：①气体负荷大。泵送气体时，容器中的气体负载来自容器壁，支撑件，绝缘材料和吸附剂的放气以及容器的泄漏。当泄漏限制在允许范围内时，气体负荷主要来自绝缘材料的脱气，其次是被吸附剂解吸的气体。绝缘材料通常必须包裹数十层，并且每一层的两侧都应通风。实际的通风面积是容器壁面积的数十倍甚至数百倍，再加上一些隔热材料，例如玻璃纤维布和铝镀层。聚酯薄膜的除气率很高，导致大量的除气量。常用的吸附剂（分子筛，活性炭，硅胶等）都是具有较大比表面积（约800m2 / g）的多孔材料，在常温常压下具有一定的吸气性能。组装过程不可避免地需要吸收大量的水蒸气和其他气体，并在泵送时再次使其解吸。因此，低温容器中的气体负载远高于相同容积的普通动态高真空设备的气体负载。 ②电导小。低温容器的电导受到绝缘间隙和吸嘴的电导的限制。在包裹数十层绝热材料的绝热层中，层之间的距离短，形成的环形窄缝特别长，并且其电导极小。容器排气喷嘴用完后，需要将其密封。为了便于密封和可靠的密封，直径不应太大，因此电导也要小。 ③脱气温度低。在低温容器中，允许使用一些常用的隔热材料（例如铝化聚酯薄膜和尼龙网），辅助隔热材料（例如环氧玻璃纤维增​​强塑料和塑料）和密封材料（例如真空橡胶）。通常的工作温度为80°C至150°C，无法提高泵送过程中容器的脱气温度。 ④允许少量的放气。低温容器是需要长时间保持静态真空的真空容器。允许的除气量取决于容器的尺寸，其使用寿命和所用吸附剂的抽吸性能。在单独使用低温吸附剂的情况下，通常要求的允许脱气速率为10-2Pa.L / smdash，10-7Pa.L / s。它等效于相同体积的动态超高空系统的允许放气。 ⑤抽气时加热效率低。多层绝缘在真空下具有良好的绝缘性能。如果在泵送过程中对容器进行加热和脱气，将导致难以加热绝缘材料和吸附剂，温度分布不均以及加热效率低下。 ⑥蒸汽不易提取。释放材料时，s *首先释放吸附在表面上的气体。这些气体和被吸附剂解吸的气体的主要成分是水蒸气。水蒸气的吸附热较高（> 105kj / mol），平均碰撞在材料表面的停留时间长，不易解吸。这部分水蒸气不仅数量大，而且被包裹在电导极小的绝缘层中。与普通真空设备相比，提取这些气体要困难得多。这也是低温容器的泵送时间过长的一个特殊问题。 ⑦吸附剂很难再活化。在将吸附剂放入低温容器之前，通常通过加热和干燥处理或低真空加热和干燥处理将其活化。当将其放入容器中时，必须经过包装，组装和多层绝缘层焊接的过程，不可避免地要暴露在空气中，并且容易吸收水蒸气。因此，在泵送空气时，必须重新活化吸附剂。然而，由于再活化过程中脱气温度低的限制，无法达到所需的活化温度（例如，分子筛的活化温度约为400℃，活性炭约为250℃），并且解吸的水蒸气不容易被提取，导致活化不足。 oil有油蒸气回流的影响。使用机械泵和扩散泵来抽送空气的所有真空系统都有油蒸气的回流污染。通常，不带油齿轮的扩散泵的回流速度约为10-2mg /（cm2.rrun）〜10-3mg /（cm2.min）。添加水冷盖，水冷挡板和其他保油措施后，回油率可降低100-1000倍。低温容器具有大的空间体积和大的材料表面积。从抽空到15Pa直至抽气结束，始终有方向性的油蒸气从抽气单元流向容器。此时，容器就像一个泵，可以选择性地捕获油蒸气。容器中的回流流速与设备的回油率，泵管的电导率和泵送时间成正比。由于家用抽气单元的回油率高，因此低温容器的抽气时间越长，回流流量就越大。回流的油蒸气与吸附剂具有很强的亲和力（易于吸附），并且在吸收更多的油蒸气分子后，会影响氢气，氮气和其他气体的吸附，从而降低了容器的抽吸性能。寿命缩短了。另外，油蒸气会污染反射屏，在严重的情况下，会影响屏的发射率并降低容器的隔热性能。因此，在泵送低温容器时必须考虑油蒸气回流的影响。显然，上述问题使抽空低温容器非常困难，当抽空时间长时，这成为真空采集领域的一个特殊的排气问题。还应指出，在低温容器中抽水时，有一种特殊的渗透抽水现象。绝缘层中的材料具有大的除气量，但是电导极小，导致绝缘层和层间空间之间的压力差较大。在该压力差下，气体分子在反射层之间扩散并渗透。因为屏幕的厚度非常薄（6ranmdash，25t.an）。表面积也很大，并且当温度升高时，渗透性可以提高，使得绝缘层中的一部分气体可以扩散并渗透到层间空间并被泵送走。渗透泵的这种现象促进了低温容器的泵送。另外，绝缘层的厚度薄，所含气体的量和量相对较小，这也有利于低温容器的提取。