低溫冷凝泵的抽氣特性
1、低溫冷凝泵的理論抽速
圖：低溫冷凝泵的理論抽速計(jì)算公式
式中 A為冷卻面的面積cm2;Tg為被抽氣體溫度K;M為被抽氣體分子量;R為氣體常數(shù)。如果抽20oC空氣，則Smax= 11.6A(L/scm2)，若冷面為9m2，其最大抽速可達(dá)106(L/s)。
2、低溫冷凝泵的實(shí)際抽速
從(7)式可見(jiàn)，最大理論抽速與容器中的壓強(qiáng)和冷面溫度無(wú)關(guān)，這是不可能的。實(shí)際上對(duì)低溫冷凝泵來(lái)說(shuō)，當(dāng)被冷凝泵抽除的氣體壓強(qiáng)等于冷凝物在低溫表面溫度下的平衡壓強(qiáng)時(shí)，冷凝泵就失去了抽氣能力，抽速為零。因此，泵的實(shí)際抽永遠(yuǎn)小于理論抽速。
(1)被抽氣體壓強(qiáng)和冷面溫度對(duì)抽速的影響：
低溫冷凝泵的實(shí)際抽速計(jì)算公式
式中Pg為被抽氣體壓強(qiáng)(Pa);Ps為在冷面溫度下，被抽氣體的蒸汽壓強(qiáng)(Pa);Ts為冷面溫度(K)。
(2)凝結(jié)系數(shù)對(duì)冷凝泵抽速的影響
Sa= a·Spt (9)
式中 a是凝結(jié)系數(shù)，其值受很多因素影響。一般由實(shí)驗(yàn)確定。例如300K的H2O，打在77K冷面上a=0.92;He打在4.2K5A分子篩上a=0.7;H2打在4.2K銅板上a=0.5～0.75等等。
(3)屏蔽通導(dǎo)對(duì)抽速的影響：低溫泵為減少低溫介質(zhì)消耗，減輕低溫板的熱負(fù)荷，往往在低溫板周圍加上輻射屏，這時(shí)低溫泵的抽速要受到輻射屏流導(dǎo)的影響。
1/Su = 1/Sa + 1/u (10)
式中Su為考慮輻射屏后低溫泵的抽速(L/s);u為輻射屏的通導(dǎo)(L/s);Sa為無(wú)輻射屏低溫板的實(shí)際抽速(L/s)。
(4)凝結(jié)層對(duì)冷凝泵抽速的影響：冷凝泵在工作一段時(shí)間以后，低溫表面上將凝結(jié)一定厚度的固態(tài)氣體層。對(duì)冷凝泵的抽速有一定影響。其影響主要取決于冷凝層的性質(zhì)，也就是取決于冷凝層的結(jié)構(gòu)和類型。冷凝層的導(dǎo)熱率是冷凝層的類型和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜函數(shù)。如果沉積速率低，冷凝層可以有一個(gè)玻璃狀外表，凝結(jié)層熱傳導(dǎo)好，對(duì)抽速幾乎無(wú)影響;如果沉積速率高，冷凝層出現(xiàn)類似雪花狀結(jié)構(gòu)，熱傳導(dǎo)不好，會(huì)降低抽速，但對(duì)捕集非凝結(jié)性氣體是有利的。
3、低溫冷凝泵的極限壓強(qiáng)
達(dá)到極限壓強(qiáng)時(shí)，泵的抽速為零。從(8)式可得：
低溫冷凝泵的極限壓強(qiáng)計(jì)算公式
式中Pg為極限壓強(qiáng)(Pa);Tg為被抽氣體溫度(K);Ts為冷凝面溫度(K);Ps為冷凝物上的蒸汽壓(Pa)，其值隨溫度而變化。
低溫泵的極限真空度可達(dá)10-3Pa。
4、低溫泵的降溫時(shí)間
降溫時(shí)間是閉循環(huán)小型制冷機(jī)低溫泵的主要技術(shù)指標(biāo)之一。降溫時(shí)間與技術(shù)水平有關(guān)，還要考經(jīng)濟(jì)性。目前國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品中，小型泵的降溫時(shí)間一般不超過(guò)90min，大型泵不超過(guò)180min。
5、低溫泵的工作壽命
(1)再生壽命：泵使用到必須加熱再生的時(shí)間。
低溫泵再生壽命計(jì)算公式
式中D = ρK (Ts - Tw);A為冷凝面面積cm2;K`為凝結(jié)熱J/g;m為凝結(jié)量g/s;ρ為凝結(jié)物密度g/cm3;Ts為凝結(jié)層外表面溫度(K);Tw為冷凝面溫度(K);K為凝結(jié)物的熱傳導(dǎo)率(W/cm·K)。
(2)貯槽式泵的裝填壽命：充裝一次制冷制所能工作的時(shí)間。
t = V / Qv (13)
式中V是裝冷劑的容積L;Qv為單位時(shí)間制冷劑的耗量L/s。
(3)吸附泵的工作壽命：吸附板兩次活化(再生)所間隔的時(shí)間。
tmax = Vm /SP (14)
式中V為吸附容量，可根據(jù)吸附等溫線確定(Pa·L/kg);m為吸附劑質(zhì)量(kg);S為抽速(L/s);P為泵入口壓強(qiáng)(Pa)。
為了在再生時(shí)不產(chǎn)生有爆炸危險(xiǎn)的混合氣體，每m3泵室容積中氫含量不應(yīng)超過(guò)安全界線，通常為1600～6600Pa·m3。一般在泵上都裝有安全閥。
