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液氮冷凝泵主要實驗結(jié)果
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2014-08-29  閱讀

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  液氮冷凝主要實驗結(jié)果:
  
  ①初調(diào)實驗。在完成冷凝泵的組裝后,s*先進行了液氮溫度下的調(diào)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(fā)現(xiàn)有“冷漏”現(xiàn)象發(fā)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(tài)升壓法測得該泵在液氮狀態(tài)下總漏放氣速率約為10^-OPa. L/s。由此可以預期該泵經(jīng)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。
  
 ?、谝汉ぷ⑷肫陂g系統(tǒng)真空度的變化。本次液氦實驗是在系統(tǒng)未經(jīng)徹底烘烤的情況下進行的。在冷凝泵加注液氦前,系統(tǒng)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(tǒng)真空度迅速提高。當氦冷凝器中注滿液氦時,系統(tǒng)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。
液氮冷凝泵主要實驗結(jié)果
  
 ?、巯到y(tǒng)減壓及泵的極限真空度。如前所述,冷凝泵液氮系統(tǒng)和液氦系統(tǒng)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。
液氮冷凝泵主要實驗結(jié)果
  
  圖16-32表示液氮系統(tǒng)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(shù)量級,說明減壓的效果是明顯的。液氮系統(tǒng)減壓后,還對液氦系統(tǒng)進行丁減壓實驗。減壓后,真空度有所提高,但效果不顯著。經(jīng)過分析,這主要是由于系統(tǒng)在烘烤過程中受外界干擾,曾多次停電致使測量規(guī)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(guī)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(jīng)過標定)測定該泵的抽速。在10 -7Pa~l0 -8Pa范圍內(nèi)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。
液氮冷凝泵主要實驗結(jié)果
  
  這與計算結(jié)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(nèi)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。
  
 ?、抟汉ず牧俊R汉さ钠療岷苄?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(fā)。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(jié)省液氦的消耗。該泵從注入液氦開始到冷凝器內(nèi)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(jù)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(guī)管)在未得到徹底烘烤的情況下,泵的極限壓力低于10^-llPa。據(jù)對該泵總漏放氣速率的測定,若該泵經(jīng)徹底烘烤,達到10^-llPa的極限壓力是可能的。