Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие 700498.doc
Скачиваний:
30
Добавлен:
01.05.2022
Размер:
15.29 Mб
Скачать

Вакуум в технике низких температур

В.Е. Милошенко

Кафедра физики твердого тела

Здесь речь идет об использовании вакуума в технике низких температур, и на первый взгляд вроде бы ясно это теплоизоляция криоагента от внешних теплопритоков, создание необходимых условий работы, например, приборов навигации, гравиразведки [1] и других устройств, работающих с использованием сверхпроводников. При этом речь не идет о процессах сорбции и вымораживании молекул и атомов газа, т.е. усовершенствовании самого процесса с целью получения глубокого вакуума [2], а о пределе его величины, применимости и составе откачиваемой среды.

Необходимо, кроме того, понимать, что существует и достоверность измеряемой вакуумметром величины, и граница ее раздела. Если речь идет о низком и среднем вакууме, то здесь больших проблем с измерением нет – ключевая роль – процесс теплопереноса потоком измеряемой среды от нагревателя к корпусу лампы (например, преобразователи типа ПМТ-2) при более высоком вакууме тепловые процессы менее заметны и приборы работают в так называемом режиме «ожидания», т.е. пока частицы вакуумной среды попадут на электроды преобразователя. Значит, чем выше вакуум, тем больше длительность процесса измерения в ионизационных преобразователях типа ПМИ, применяемых для измерения вакуума. При этом необходимо помнить о связи величины вакуума и длины пробега молекул и атомов ℓ. Так в «космическом» вакууме величиной 10-13Тор их длина пробега примерно равна 103-4 м, а для вакуума 10-5 Тор это всего лишь 0,1м. Значит величина вакуума связана с длиной пробега частиц откачиваемой среды, т.е. границы пределов вакуума зависят от геометрических размеров вакуумируемого объема: чем он меньше, тем ниже граница этого раздела.

Таким образом, при неизменной концентрации частиц газа в единице объема и температуре величина измеряемого вакуума зависит: от объема рабочего пространства, т.е. длины пробега молекул, материала стенки сосуда, его газопроницаемости, диффузионной адсорбционной способности.

В технике получения вакуума обычно рассматривают различного рода устройства [3] в большинстве случаев требуется рабочий вакуум от низкого до высокого, из-за того, что в криогенной технике используются жидкие газы с критической температурой от 96К до 4,2К, то они обеспечивают увеличение самой величины вакуума из-за вымораживания примесных газов, таких как СО, СО2 и др.

Необходимо также учитывать то, что те или иные агрегаты и различного рода устройства вакуумной техники не просто символы в тех или иных схемах, а имеют конструкционные материалы, из которых они созданы, обладают физическими свойствами, такими как газопроницаемость, газовыделения и имеют технологию их сборки.

Создание и эксплуатация основной техники в области низких температур, а это установки воздухоразделения, ожижения, хранения жидких газов и другие используют начальный вакуум на уровне 10-4-5Тор, т.е. который создается механическими и пароструйными насосами, основной недостаток которых – наличие паров рабочей жидкости (в основном масла) от которых необходимо избавиться или уменьшить их концентрацию за счет использования различных ловушек.

Литература

1. Грушинский Н.П. Основы гравиметрии / Н.П. Грушинский. - М. : Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 352 с.

2. Минайчев В.Е. Вакуумные крионасосы / В.Е. Минайчев. - М. : Энергия, 1976. - 152 с.

3. Фролова Е.С. Вакуумная техника / Е.С. Фролова, В.Е. Минайчева. - М. : Машиностроение, 1992. - 480 с.

УДК 678