§ 5.6.3. Режимы работы насосов

Для насоса с 1 л насыпного объема адсорбента, выполненного в форме пластины толщиной 2R = 3 мм, при коэффициенте нестационарной диффузии 1,4-10^"11 м³K и коэффициенте адсорбируемости 5,3-10⁶ при начальном равновесном давлении 10^~4 Па удельная быстрота откачки при K_i = 4,23-10^~6 м³-Па/(с-м³) составит 0,01 л/(с-см²) и будет сохранять свое значение 10⁴ с. Быстрота откачки зависит от величины потока газа. При увеличении потока на два порядка во столько же раз увеличится быстрота откачки и достигнет в данном примере 1 л/(с-см²). Однако она не будет постоянной и практически сразу начнется ее уменьшение.  

  Непрерывная регенерация части адсорбента во время работы насоса реализуется в адсорбционных насосах непрерывного действия, обеспечивающих постоянную быстроту действия независимо от продолжительности работы насоса.  

  Количество поглощаемого и десорбированного газов в неравновесном состоянии определяется решением нестационарного уравнения диффузии (5.17) при начальных и граничных условиях: а(0, x)—aQ; a(t, R)=aR; d_a(t, 0)/дх==0. При адсорбции a_R=a_m, при десорбции а_ц=а_о  

Решение уравнения (5.17) при указанных граничных условиях можно представить в следующем виде:

При малых x=Dt/R2<.2-10^~2 степень заполнения адсорбента

Быстрота непрерывной адсорбционной откачки

где Smax = V_лFK_t2—максимальная быстрота откачки; v_л — скорость транспортирования адсорбента; F— площадь поперечного сечения адсорбционного слоя. Для v_л=0,1 C_M/C,F=1 C_M2, К_Т2=10⁷ получим S_mах= 10³ л/c.

Так как предельное давление p_np = P_i при S_н=0, из уравнения (5.21) запишем

что для угля СКТ-2Б при K_Т1 = 10², K_Т2=10⁷ дает величину р_пр = 10^-5р₂.

Характерная зависимость Sн=f(vл) для насосов непрерывного действия представлена на рис. 5.10.

В первом режиме при малых скоростях транспортирования v=1 до тех пор, пока т_а≥0,4, что соответствует

где lа — длина камеры адсорбции; R_a.— радиус частицы адсорбента. Быстрота откачки S_H=S_max в этом режиме пропорциональна v_n. Во втором режиме при средних скоростях транспортирования адсорбент не успевает насыщаться откачиваемым газом, v<1 и быстрота действия насоса пропорциональна ]А>Л  

  Третий режим работы насоса при больших скоростях транспортирования начинается со скорости, определяемой коэффициентом температуропроводности адсорбента а и безразмерным временем охлаждения F₀=0,8:  

где l_ох — длина камеры охлаждения; R_сЛ — характерный размер слоя. При скоростях транспортирования, больших v_Л2, адсорбент не успевает охлаждаться и быстрота откачки насоса резко падает. Таким образом, v_Л2 является оптимальной скоростью транспортирования адсорбента в насосе, обеспечивающей получение максимальной быстроты откачки насоса.