实空体系设想（冷凝捕集器的盘算）

2.3.2.3冷凝捕集器的盘算

图2-74 球形二通冷阱 图2-75球形三通冷阱

A捕集器的流导

冷凝捕集器的盘算重要有两项:流导和抽速。玻璃冷凝捕集器(玻璃冷阱)的市售产物已成系列,其种种异型截面的流导串(并)联之和均大于或即是进、出气口的流导,故不必复算。金属冷凝捕集器的用途差别,形状庞大,布局各别,尚无系列,其流导盘算可分两步:冷凝障板部门参照“机器捕集器”盘算;而别的部门按分子流态,依其截面形状及轴向长度的差别,选择相应的流导公式举行盘算。该当细致的是:(1)适当地将冷阱举行分段,每一段都能用一个流导公式盘算;(2)依据每段特点选择相应的公式时,只管即便减小截面形状的类似偏差。在盘算高真空或超高真空体系中常用冷阱的流导时,要碰到一个配合的题目,即求双层球套之间的流导,实在际公式为:

式中,B为管道截面周长,cm;A为截面面积,cm2;L为管长,cm;T为空间里气体的肯定温度,K,μ为气体的相对分子质量;K为非圆截面管的形状修正系数。该式只实用L/D≥100的情形,通过多少干系求出双层球套的A、B、L值,即可算出流导。

B 捕集器的抽速

冷凝捕集器捕集蒸气分子的速率取决于每秒凝聚在冷却壁的蒸气体积,此体积是在捕集器中蒸气压力下丈量的。雷同于扩散泵的抽速,冷凝捕集器的抽速与其冷凝壁的面积成正比。在高真空中,若冷凝壁的面积为A,则每秒碰撞到该外貌A上的蒸气分子数为:N1=A/4n1v1;而每秒由A面上蒸发的蒸气分子数N2,应即是蒸气在冷凝外貌温度下处于饱和时每秒碰撞到A上的分子数(动态均衡);明显,每秒净凝聚在A上的分子数为：

上式两头除以单元体积中蒸气的分子数n1即为每秒凝聚的蒸气体积,则冷凝捕集器的抽速为:

式中,n1、n2为被抽蒸气分子密度和在冷凝外貌温度下蒸气分子密度,个/cm3;P1、P2为被抽蒸气分压力和在冷凝外貌温度下蒸气的压力,Pa;为被抽蒸气相对分子质量;T1、T2为被抽蒸气的肯定温度和冷凝外貌的肯定温度,K;A为冷凝外貌积,c㎡。

由式(2-16)可见,抽速S1随P1的减小而削弱,当蒸气压力和温度与冷壁温度及其饱和蒸气压力到达均衡时,S1=0。

上式只实用于冷凝外貌完全袒露在蒸气中的情形。现实上,冷凝捕集器通过管道与被抽容器相连,此时它对被抽容器的有用抽速还取决于管道的流导。由上式可知,S1正比于A,且与蒸气的相对分子质量的平方根成反比。陪同着蒸气的不停凝聚,冷凝壁周边的蒸气压渐渐靠近冷凝壁温度下蒸气的饱和蒸气压,当蒸气压到达饱和压力时,则蒸发和凝聚处于动均衡状态。此时,P1=P2,T1=T2,故S1=0水和汞在液氮温度(-196℃)下,其饱和蒸气压分别为P水=1.3x10-19Pa、p汞=1.3x10-30Pa，而比值

故认真空体系处于室温时,则有

表2-22评释,应用了冷凝捕集器后,可减小真空体系中水和汞的饱和蒸气压。