真空吸附装置(真空吸附系统的设计内容包括哪几个方面)

导语：真空系统设计（吸附捕集器）

2.3.3吸附捕集器

吸附捕集器又称吸附阱,它是应用表面的物理吸附和化学吸收的原理,达到阻挡或减少系统中蒸气返流的目的,它被广泛应用在机械真空泵和扩散泵(或被抽容器)之间。泵中除有油蒸气、水蒸气等外,还有在机械泵中由于转子和泵体之间的摩擦热使油分解(裂变)而产生轻馏分物质的气体。泵愈大,转数愈高,油的分解亦愈严重,这样就加剧了油蒸气的返流。人们根据物理、化学原理设计了各种吸附捕集器,其中常见的吸附剂有:分子筛(沸石)、活性炭、硅胶、Al2O3、P2O5等。在设计吸附捕集器时,除保证常规的真空性能外,尚须注意以下几点:(1)流导足够大,避免过大地影响泵的抽速;(2)避免返流的蒸气分子未经吸附剂碰撞而直接从入口通向出口,以提高阻挡效果。图2-76所示是金属分子筛捕集器,其特点是:分子筛烘烤激活是用管状加热器中心加热,被吸附的蒸气从接管排出,不用移出分子筛,既结构简单又操作方便,这种捕集器的最好效果可捕集99.7%的油蒸气。常用的13X型分子筛的内孔径为1.3nm,空腔直径为2.5nm;而一般的油分子直径大约为0.7~0.8nm,所以室温下13X型分子筛对油分子有强烈的吸附作用。据试验,经过激活后的13X型分子筛的挡油率可达99.8%,但13X型分子筛的活性保持时间只有20h,故需定期激活处理。表2-23列出了常用吸附剂在25℃时所含水分,其本身的饱和蒸气压力均在1.3×10-2以下。图2-77所示为贝克和劳伦逊所采用的吸附捕集器。在一根长127mm,直径51mm的圆柱管两端加固定网,管中存放不同的吸附剂,其挡油效果见表2-24。可见,3A分子筛有65%的挡油效果,表明在机械泵返流的油蒸气中,相对分子质量小、直径小的油蒸气分子多。表2-25列出了各种吸附剂性能。

图2-76 13 金属分子筛捕集器 图2-77吸附捕集器示意图

1—金属网;2一分子筛;3一加热器; 1—不锈钢网; 2一吸附剂

4—螺盖;5密封圈;6一壳体

表2-23常用吸附剂在25℃时所含的水分

图2-78所示为一种实用的活性氧化铝捕集器,其中放置3~10mm的球状吸附剂,挡油效率可达99%,主要用于前级管道。

图2-78活性氧化铝捕集器

1—不锈钢网; 2一吸附剂; L一层厚(通常L=80cm)

表2-24填充不同吸附剂的捕集器挡油效果

表2-25各种吸附剂性能

为防止蒸气进入真空系统中,有时采用舟状器皿装入吸附剂后,置于机械泵入口处。常用的吸附剂有P2O5、Al2O3、硅胶等。吸附剂单位表面吸附的分子数σ(个/cm2)为:

σ=VT ( 2-18 )

式中,v为单位时间内碰撞在吸附剂单位面积上的分子数

T为分子在吸附剂表面上停留的时间,该值为

其中Q为吸附热, 即1kg/mol气体,由气态转变到吸附态时放出的热量;T0为固体吸附剂表面原子的振动周期,To≈10-13;T为气体的绝对温度,K;R为普适气体常数。

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