§ 10.5. Расчет форвакуумных баллонов

При последовательном соединении вакуумных насосов между ними можно устанавливать дополнительные откачиваемые объекты, называемые форвакуумными баллонами.

Форвакуумный баллон позволяет во время работы установки выключать на длительное время насос предварительного разрежения. Поток газа, откачиваемый высоковакуумным насосом, попадает в форбаллон и увеличивает давление в нем от минимального рм, которое достигается при работающем форвакуумном насосе, до максимального рк, близкого к максимальному выпускному давлению высоковакуумного насоса. Промежуток времени, в течение которого может быть отключен форвакуумный насос, удобно выбирать равным времени стационарного режима работы установки.

где V_ф—объем форбаллона; t’ — время работы после отключения форвакуумного насоса.

Объем форбаллона из полученного уравнения

Здесь

где р_в — максимальное выпускное давление высоковакуумного насоса; S_H—быстрота откачки форвакуумного насоса; K_и — коэффициент использования вращательного насоса при откачке форбаллона до давления р_в.

Если в форбаллоне расположить адсорбент, количество поглощенного газа в котором

где G — насыпной объем адсорбента, м³; р — давление, Па, A — количество поглощенного газа в м³-Па; К_т — коэффициент адсорбции при температуре Т (для активированного угля СКТ K₂₉₃=10²... 10³; K₇₇ = 10⁶... 10⁷), то уравнение для расчета форбаллона с адсорбентом записывают в таком виде:

Откуда

где t" — время работы форбаллона с адсорбентом.

Если весь форбаллон заполнен адсорбентом, то G = V_ф. С учетом пористости адсорбента е уравнение сохранения массы Q_t"= εV_ф(р_к—р_н)+К_тV_ф(р_к—р_н), откуда объем форбаллона

Сравнивая (10.35) и (10.37), можно определить, во сколько раз увеличится продолжительность работы форбаллона при его заполнении адсорбентом t'/t"=K+ε, где t’ и t" — соответственно время работы форбаллона с адсорбентом и без адсорбента. Для T=293 К K₂₉₃= 10²; е = 0,5; t'/t"=10². Для T=77 К K₇₇=10⁶; ε=0,5; t'/t"=10⁶.

Таким образом, применение адсорбента в форбаллоне при комнатной температуре уменьшает его объем в 10² раз, а при температуре жидкого азота—10⁶ раз.