低温泵吸附材料

吸附材料对低温泵的工作性能具有较大的影响。单从真空获得方面来说，一台无任何吸附剂的低温泵或许也可以满足要求。但是，一般情况下低温泵是依靠液氦或制冷机而获得低温的，其最低温度能达到4 K。而此时又需要低温泵抽除氦气，因为真空检漏会经常用到氦气。因此，低温泵需要通过吸附材料来帮助其抽除气体。另外，吸附材料在低温下比无吸附材料的泠凝吸附可以得到更低的平衡压力。低温泵的工作方式是通过表面吸附而进行的，表面积越大对低温泵的工作性能越有利。因此，合适的吸附材料必须具有较大的比表面和吸附容量。对吸附材料进行表征的物理量主要有：几何形状和颗粒大小分布；表面结构；密度；比表面积；孔径分布、孔容和平均孔径大小等。研究低温泵的吸附材料主要是通过以上参数的表征而进行的 。

(1)低温泵在获取洁净和无油真空方面，具有其他产品无法相比的优势。它可以作为研究其他真空泵对真空污染程度的标准；

(2)低温泵在抽除水蒸汽和其他潮湿混合气方面具有较大抽速；

(3)低温泵在抽取轻重量分子方面也具有较大抽速；

(4)在要求大抽速的真空设备中，低温泵是最经济的。商品化的低温泵可以在很小的口径下提供大的抽速

(5)低温泵是基于低温吸附而工作的，不需要其他电子材料，不会有波动；

(6)在真空中无任何运动部件，高稳定性，也不会带来密封问题；

(7)低温泵的安装无任何方向要求；

(8)低温泵还可以进行选择性的抽取某种气体。

立式结构：适于埋装在地下，不会受电动机热风、空气温度和日照等影响，易于保冷；能降低泵的吸上高度，增加灌注头，提高有效汽蚀余量；立式结构还有利于排气，使悬挂轴有足够高度便于布置轴封装置，故该泵也称为立式筒型泵。

对称结构：泵的总体结构力求对称布置，以便在冷态下能均匀变形。冷头一般采用二级机构，第一级达到80K,第二级达到温度10K。

双层壳体：为了保冷方便和有利于输送危险介质，通常都制成双层壳体，内壳里面承受泵压，内外壳之间是吸入压力，这样可适当降低内壳的强度要求。外壳需做成真空夹层，已达到隔热效果。

低温泵的热负载主要是气体的凝结热和周围壁面对工作冷板的辐射热。凝结热与气体种类有关，对于 80K、133.322帕·升的氮气冷凝在20K冷板上的凝结热为0.3～0.6焦耳。工作冷板接受的辐射热与周围壁面板温度和工作冷板温度两者的4次方之差成正比。因此，4.2K和20K工作冷板均用50～100K的冷板来屏蔽，以减少工作冷板所接受的辐射热。

低温泵分为注入式液氦低温泵和闭路循环气氦制冷机低温泵两种。

注入式液氦低温泵

主要由液氦容器、泵体和连接挡板的液氮腔体等部分组成。为了减少液氦消耗，液氦容器的外壁采用双层保温壁并在其间抽成真空。当泵被预抽到

闭路循环气氦制冷机低温泵

它是70年代出现的新型低温泵。这种泵不消耗氦气、操作简便，易于维修，应用日渐广泛。制冷机的制冷介质为气氦，一级冷板温度为50～100K，典型应用是65K,用来冷凝水蒸汽和预冷其他气体;二级冷板温度为10～20K，用来冷凝氮、氧和氩等气体。在二级冷板的内表面涂以活性炭。活性炭在低温下对氦、氖和氢有很强的吸附能力。冷板由无氧铜制成，表面抛光达到镜面程度，以减小辐射系数。泵的极限压力为

在低温泵内设有由液氦或制冷机冷却到极低温度的冷板。它使气体凝结，并保持凝结物的蒸汽压力低于泵的极限压力，从而达到抽气作用。低温抽气的主要作用是低温冷凝、低温吸附和低温捕集。①低温冷凝：气体分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的气体层上，其平衡压力基本上等于冷凝物的蒸气压。抽空气时，冷板温度必须低于 25K；抽氢时，冷板温度更低。低温冷凝抽气冷凝层厚度可达10毫米左右。②低温吸附：气体分子以一个单分子层厚 (

一般说来，泵的极限压力就是冷板温度下的被冷凝气体的蒸气压力。温度为120K时，水的蒸气压已低于

超低温泵是指输送低温液化气的特殊泵。主要用来输送液态烃、液化天然气、液氧和液氮等，温度范围通常在-45℃~-160℃。由于压力、温度的微小变化都易使液化气气化，并带来吸入性能恶化或局部过冷导致低温脆断的问题，且液化气大多易燃、易爆，故在结构上应给予考虑。

超低温泵的主要特点是：（1)大多采用立式结构，第一级叶轮通常装在最底层，并低于泵的吸液口，可改善泵的气蚀性能；轴向长度较大，有利于布置密封和保冷结构；（2）结构对称布置，在冷态下可均匀变形；常用双层壳体以便保冷及保证强度；（3)为防止摩擦发热引起液化气气化以致破坏润滑，下轴承在工作介质中运转并用工作介质进行润滑，轴承选用合适的耐磨材料；（4）对密封要求高，大多采用双端面机械密封;在密封室和泵体之间设缓冲室，起隔冷作用；（5)管路中尽量不设球形阀、节流孔和滤网等节流装置，以免因局部压力下降使液化气气化；（6)采用低温钢制造，结构力求避免应力集中；应充分考虑低温下组合零件的相对收缩率，以确保正常运转。 2100433B

离心式低温泵是利用叶轮旋转产生的离心力使液体的压力升高而达到输送的目的。

离心式低温泵是利用叶轮旋转产生的离心力使液体的压力升高而达到输送的目的。其工作介质虽然是一种沸点很低、极易挥发的液体，但在良好的保冷条件下，空分设备的液化气体是一种流动性好、并且十分清洁的流动介质，他的运动规律和一般的流体相同。

泵工作时，液体被一方面随着叶轮一起旋转，同时又从转动着的叶轮里向外流。液体随着叶轮的旋转运动称为圆周运动，其速度称为圆周速度，用u表示，方向与叶轮圆周切线方向一致。液体从旋转着的叶轮向外的流动称为相对运动，其速度称为相对速度，用w表示，方向与叶片相切。液体相对于泵体的运动称为绝对运动，其速度称为绝对速度，用v表示，绝对速度等于圆周速度和相对速度的向量和。2100433B

为发展天然气事业，ACD低温泵可用于LNG汽车加气站、LNG气化站和L-CNG加气站建设等。2100433B