液氮冷凝泵主要實驗結果
發布時間:2019-05-07 19:22:50 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
液氮冷凝泵主要實驗結果:
①初調實驗。在完成冷凝泵的組裝后,s*先進行了液氮溫度下的調試實驗。該泵在300℃下以48h的真空烘烤之后.用液氮反復對該泵進行“冷”熱沖擊,未發現有“冷漏”現象發生。當液氮容器和氦冷凝器中均注入液氮后,測得泵的真空度約為2.6×10^8Pa;同時用靜態升壓法測得該泵在液氮狀態下總漏放氣速率約為10^-OPa. L/s。由此可以預期該泵經徹底烘烤去氣后,在液氦條件下能獲得10^I0a—lO^-11Pa的極限壓力。
②液氦注入期間系統真空度的變化。本次液氦實驗是在系統未經徹底烘烤的情況下進行的。在冷凝泵加注液氦前,系統真空度1.3×10^6Pa。氦冷凝器中注入液氦后,隨著溫度的降低,系統真空度迅速提高。當氦冷凝器中注滿液氦時,系統真空度趨于平衡,為4.7×10^9Pa。液氮灌注時間為69min。其冷卻過程中的壓力變化曲線如圖16-31所示。
③系統減壓及泵的極限真空度。如前所述,冷凝泵液氮系統和液氦系統減壓是為了進一步降低氮容器面、障板及氦冷凝器抽氣面的溫度,從而能減小液氦的損耗并能更好地抑制冷凝氫氣的“反常特性”和提高泵的極限真空度。
圖16-32表示液氮系統減壓后,真空度與氮蒸氣壓的關系曲線。從圖中可以看出,減壓后真空度提高了約半個數量級,說明減壓的效果是明顯的。液氮系統減壓后,還對液氦系統進行丁減壓實驗。減壓后,真空度有所提高,但效果不顯著。經過分析,這主要是由于系統在烘烤過程中受外界干擾,曾多次停電致使測量規管未能徹底去氣而泵本身又受到嚴重污染所造成的。因為冷凝泵所能達到的極限壓力受總放氣量(包括規管放氣和壁表面放氣等)和氫氣蒸氣壓二者的綜合影響。在這種情況下,該冷凝泵的極限壓力為1.2×10^9Pa。
④冷凝泵抽速。嚴格來講,冷凝泵抽速與冷凝抽氣面溫度、面積、被抽氣體溫度、種類以及障板溫度、障板面積和流導概率等諸多因素有關。在實際使用中,多采用氣體流量法確定泵抽速的大小。采用小孔法(孔流導經過標定)測定該泵的抽速。在10 -7Pa~l0 -8Pa范圍內測得該泵對氫氣的有效抽速基本不變,取其平均值為4540L/s,泵的比抽速為8.4L/s.cm2。
這與計算結果基本相符,圖16-33是該泵對氫氣的抽速曲線。 h
此外,還在10^5Pa~10^6Pa范圍內測量了該泵對氮氣和氬氣的抽速。
⑤液氮耗量。液氮容器作為液氦冷凝器的保護容器,它直接對著室溫壁面。一般說來,液氮的損耗是相當可觀的。為了降低液氮的損耗,在液氮容器的外壁上鍍了一層銀(使其表面輻射率大大減小)。測得該泵液氮耗量為0.8L/h。
必須指出,在液氮減壓的情況下,盡管可以減小液氦的耗量,但液氮耗量卻會大大增加,而且需要一套減壓裝置。
⑥液氦耗量。液氦的汽化熱很小(20.36卡摩爾),任何熱負荷的增加都可能引起液氦的大量蒸發。因此,在實驗方案和操作程序上都要謹慎、仔細。在注入液氦前,冷凝器必須用液氮充分冷卻。這樣,可大大節省液氦的消耗。該泵從注入液氦開始到冷凝器內注滿液氦為止.總共需要69min;冷凝器預冷到液氦溫度4.2K時消耗的液氦量約為SL~6L。
當氦冷凝器和部分溫度達到平衡時,測得該泵的液氦耗量約為2L/d,相應的工作壽命為Sdo
如果通過液氮減壓把氮容器和障板的溫度從77K降低到64K(氮的三相點),則根據斯蒂芬,玻耳茲曼定律可以求出,由于熱輻射引起的液氦損耗將降低2倍左右。
研制的液氦冷凝泵在對氫氣的抽速指標上已達到了相應的水平。這是冷凝泵(包括測量規管)在未得到徹底烘烤的情況下,泵的極限壓力低于10^-llPa。據對該泵總漏放氣速率的測定,若該泵經徹底烘烤,達到10^-llPa的極限壓力是可能的。
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