Sorpsiyon pompaları nasıl çalışır?

.......... üzerinden paylaş:

"Sorpsiyon pompaları" terimi, gazların ve buharların bir alandan soğurma araçlarıyla uzaklaştırılması için tüm düzenlemeleri kapsar. Pompalanan gaz partikülleri bu maddelerin yüzeylerinde veya içinde, ya fiziksel sıcaklığa bağlı adsorpsiyon kuvvetleri (van der Waals kuvvetleri), kimyasal emilim, absorpsiyon veya yeni emici yüzeylerin sürekli oluşumu sırasında yerleşik hale gelerek bağlanır. Çalışma prensiplerini karşılaştırarak, gazların soğurulmasının sadece sıcaklık kontrollü adsorpsiyon prosesleriyle gerçekleştiği adsorpsiyon pompaları ile gazların soğurulmasının ve tutulmasının temelde kimyasal bileşiklerin oluşumundan kaynaklandığı getter pompaları arasında ayrım yapabiliriz. Gettering, gazların oksit veya karbür katmanlarla kaplanmamış saf, çoğunlukla metalik yüzeylere bağlanmasıdır. Bu tür yüzeyler her zaman üretim, kurulum veya sistemin havalandırılması sırasında oluşur. Çoğunlukla metalik en yüksek saflıkta getter yüzeyleri ya doğrudan vakumda evaporasyonla ( evaporatör pompaları ) ya da püskürtmeyle ( püskürtme pompaları ) ya da getterin pasifleştirici yüzey katmanı (metal) vakumun gazdan arındırılmasıyla çıkarılarak sürekli olarak üretilir, böylece saf malzeme vakuma maruz kalır. Bu adıma etkinleştirme adı verilir ( NEG pompaları NEG = Buharlaşmayan Alıcı).

Adsorpsiyon pompalarının çalışma prensibi

Emme pompaları (bkz. Şekil 2,59), moleküler eleklerin veya diğer adsorpsiyon malzemelerinin (örn. aktifleştirilmiş Al₂O₃ ) yüzeyindeki gazların fiziksel adsorpsiyonu prensibine göre çalışır. Zeolit 13X sıklıkla adsorpsiyon malzemesi olarak kullanılır. Bu alkali alüminyum silikat, bir malzeme kütlesi için yaklaşık 1000 m² /g katı madde olmak üzere olağanüstü büyük bir yüzey alanına sahiptir. Buna uygun olarak gaz alma kabiliyeti önemli ölçüde yüksektir.

Şekil 2,59 Adsorpsiyon pompasının tasarımını gösteren kesit.

Giriş bağlantısı
Havalandırma deliği
Destek alın
Pompa gövdesi
Isı ileten kanatlar
Adsorpsiyon malzemesi (örn. Zeolit)

Zeolit 13X'in gözenek çapı yaklaşık 13 Å'dir. Bu, su buharı, yağ buharı ve daha büyük gaz moleküllerinin boyutu (yaklaşık 10 Å) aralığındadır. Ortalama molekül çapının bu değerin yarısı olduğu varsayılarak, 5 · 10 ^-8 cm, yaklaşık 5 · 10¹⁸ molekül 1 m² 'lik bir yüzey üzerinde tek katman halinde adsorbe edilir. Bağıl moleküler kütlesi Mr = 28 olan ve yaklaşık 2 · 10 ^-4g veya 0,20 mbar · l'ye karşılık gelen azot molekülleri için. Bu nedenle, 1000 m2'lik bir adsorpsiyon yüzeyi, 133 mbar · l'den fazla gazın bağlı olduğu monomoleküler bir katmanı adsorbe edebilir.

Helyum ve neon gibi hidrojen ve hafif soy gazlar, zeolit 13X için 13 Å gözenek boyutuna kıyasla nispeten küçük bir partikül çapına sahiptir. Bu nedenle bu gazlar çok zayıf adsorbe edilir.

Isı ve basınç gazların adsorpsiyonunu nasıl etkiler

Yüzeylerdeki gazların adsorpsiyonu sadece sıcaklığa değil, daha da önemlisi adsorpsiyon yüzeyinin üzerindeki basınca da bağlıdır. Bağımlılık, birkaç gaz için Şekil 'de verilen adsorpsiyon izotermalleri ile grafiksel olarak temsil edilir. 2,60. Uygulamada, adsorpsiyon pompaları tahliye edilecek tanka bir valf aracılığıyla bağlanır. Soğurma etkisi, pompa gövdesinin sıvı nitrojene daldırılmasıyla teknik açıdan faydalı hale gelir. Farklı adsorpsiyon özellikleri nedeniyle, bir adsorpsiyon pompasının pompalama hızı ve en yüksek basıncı çeşitli gaz molekülleri için farklıdır: Azot, karbondioksit, su buharı ve hidrokarbon buharları için en iyi değerler elde edilir. Parçacıkların çapı zeolit gözeneklerine kıyasla küçük olduğundan hafif soy gazlar neredeyse hiç pompalanmaz. Soğurma etkisi zeolit yüzeylerinin kapsama alanı arttıkça azalırken, daha önce emilen parçacıkların sayısı arttıkça pompalama hızı düşer. Bu nedenle, bir adsorpsiyon pompasının pompalama hızı zaten pompalanan gaz miktarına bağlıdır ve bu nedenle zaman içinde sabit değildir.

Şekil 2,60 Zeolit 13X'in -319°F (-195°C) ve 68°F (20°C)'de nitrojen ve -319°F (-195°C)'de helyum ve neon için adsorpsiyon izotermalleri

Adsorpsiyon pompalarıyla elde edilebilecek en yüksek basınç, öncelikle pompalama işleminin başlangıcında haznede hüküm süren ve zeolit yüzeyinde zayıf şekilde adsorbe edilen veya hiç adsorbe edilmeyen (örneğin neon veya helyum) gazlarla belirlenir. Atmosferik havada, bu gazların milyonda birkaçı bulunur. Bu nedenle < 10 ^-2 mbar basınçlar elde edilebilir.

Sadece adsorpsiyon pompalarıyla 10 ^-3 mbar'ın altındaki basınçlar oluşturulacaksa, gaz karışımında mümkün olduğunca neon veya helyum bulunmamalıdır.

Bir pompalama işleminden sonra, adsorbe edilen gazların salınması ve zeolitin yeniden kullanılmak üzere rejenere edilmesi için pompa yalnızca oda sıcaklığına ısıtılmalıdır. Çok miktarda su buharı içeren hava (veya nemli gaz) pompalandıysa, pompanın birkaç saat boyunca 392°F (200°C) veya daha yüksek sıcaklıkta tamamen kurutulması önerilir.

Daha büyük tankları pompalamak için paralel veya seri olarak birden fazla adsorpsiyon pompası kullanılır. İlk olarak, birçok soy gaz molekülü olan helyum ve neonu "yakalamak" için basınç atmosferik basınçtan birkaç milibara düşürülür. Bu aşamadaki pompalar doyduktan sonra, bu pompalara giden valfler kapatılır ve hala temiz adsorban içeren başka bir adsorpsiyon pompasına giden daha önce kapatılmış bir valf açılır, böylece bu pompa vakum haznesini bir sonraki düşük basınç seviyesine pompalayabilir. Bu prosedür, daha fazla temiz adsorpsiyon pompası eklenerek nihai basınç daha da iyileştirilemeyene kadar devam edebilir.

Süblimasyon pompaları nedir?

Süblimasyon pompaları, bir getter malzemesinin buharlaştığı ve soğuk bir iç duvarda getter filmi olarak biriktirildiği soğurma pompalarıdır. Bu tür bir getter filminin yüzeyinde gaz molekülleri, ölçülemez derecede düşük buhar basıncına sahip stabil bileşikler oluşturur. Aktif getter filmi sonraki buharlaşmalarla yenilenir. Genellikle süblimasyon pompalarında getter olarak titanyum kullanılır. Titanyum, yüksek titanyum içeriğine sahip özel bir alaşımdan oluşan ve elektrik akımı ile ısıtılan bir telden buharlaştırılır. Optimum soğurma kapasitesi (buharlaşan her titanyum atomu için yaklaşık bir azot atomu) pratikte nadiren elde edilebilse de, titanyum süblimasyon pompaları, özellikle başlatma proseslerinde veya daha büyük gaz miktarlarının ani değişiminde hızlı bir şekilde dışarı pompalanabilen aktif gazlar için olağanüstü yüksek bir pompalama hızına sahiptir. Süblimasyon pompaları sputter iyon pompaları ve turbomoleküler pompalar için yardımcı pompalar (yükselticiler) olarak çalıştığından, bunların kurulumu genellikle vazgeçilmezdir (buhar çıkarıcı pompalardaki "yükselticiler" gibi; daha fazla bilgi için yağ difüzyon pompaları sayfasına bakın).

Blog & Wiki Pump Types Vacuum Generation Vacuum Fundamentals

Vakum Teknolojisinin Temelleri 

Vakum pompası temellerini ve proseslerini keşfetmek için "Vakum Teknolojisinin Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin. 

e-Kitabı görüntüle

Referanslar

Vakum sembolleri
Terimler Sözlüğü
Referanslar ve kaynaklar

Vakum sembolleri

Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü

Ayrıntıları göster

Terimler Sözlüğü

Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış

Ayrıntıları göster

Referanslar ve kaynaklar

Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma

Ayrıntıları göster

Vakum sembolleri

Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü

Ayrıntıları göster