低溫泵類型

低溫泵分為注入式液氦低溫泵和閉路循環(huán)氣氦制冷機低溫泵兩種。

注入式液氦低溫泵

主要由液氦容器、泵體和連接擋板的液氮腔體等部分組成。為了減少液氦消耗，液氦容器的外壁采用雙層保溫壁并在其間抽成真空。當(dāng)泵被預(yù)抽到

閉路循環(huán)氣氦制冷機低溫泵

它是70年代出現(xiàn)的新型低溫泵。這種泵不消耗氦氣、操作簡便，易于維修，應(yīng)用日漸廣泛。制冷機的制冷介質(zhì)為氣氦，一級冷板溫度為50～100K，典型應(yīng)用是65K,用來冷凝水蒸汽和預(yù)冷其他氣體;二級冷板溫度為10～20K，用來冷凝氮、氧和氬等氣體。在二級冷板的內(nèi)表面涂以活性炭?；钚蕴吭诘蜏叵聦?、氖和氫有很強的吸附能力。冷板由無氧銅制成，表面拋光達到鏡面程度，以減小輻射系數(shù)。泵的極限壓力為

在低溫泵內(nèi)設(shè)有由液氦或制冷機冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝結(jié)，并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力，從而達到抽氣作用。低溫抽氣的主要作用是低溫冷凝、低溫吸附和低溫捕集。①低溫冷凝：氣體分子冷凝在冷板表面上或冷凝在已冷凝的氣體層上，其平衡壓力基本上等于冷凝物的蒸氣壓。抽空氣時，冷板溫度必須低于 25K；抽氫時，冷板溫度更低。低溫冷凝抽氣冷凝層厚度可達10毫米左右。②低溫吸附：氣體分子以一個單分子層厚 (

一般說來，泵的極限壓力就是冷板溫度下的被冷凝氣體的蒸氣壓力。溫度為120K時，水的蒸氣壓已低于

低溫泵的熱負(fù)載主要是氣體的凝結(jié)熱和周圍壁面對工作冷板的輻射熱。凝結(jié)熱與氣體種類有關(guān)，對于 80K、133.322帕·升的氮氣冷凝在20K冷板上的凝結(jié)熱為0.3～0.6焦耳。工作冷板接受的輻射熱與周圍壁面板溫度和工作冷板溫度兩者的4次方之差成正比。因此，4.2K和20K工作冷板均用50～100K的冷板來屏蔽，以減少工作冷板所接受的輻射熱。

立式結(jié)構(gòu)：適于埋裝在地下，不會受電動機熱風(fēng)、空氣溫度和日照等影響，易于保冷；能降低泵的吸上高度，增加灌注頭，提高有效汽蝕余量；立式結(jié)構(gòu)還有利于排氣，使懸掛軸有足夠高度便于布置軸封裝置，故該泵也稱為立式筒型泵。

對稱結(jié)構(gòu)：泵的總體結(jié)構(gòu)力求對稱布置，以便在冷態(tài)下能均勻變形。冷頭一般采用二級機構(gòu)，第一級達到80K,第二級達到溫度10K。

雙層殼體：為了保冷方便和有利于輸送危險介質(zhì)，通常都制成雙層殼體，內(nèi)殼里面承受泵壓，內(nèi)外殼之間是吸入壓力，這樣可適當(dāng)降低內(nèi)殼的強度要求。外殼需做成真空夾層，已達到隔熱效果。

(1)低溫泵在獲取潔凈和無油真空方面，具有其他產(chǎn)品無法相比的優(yōu)勢。它可以作為研究其他真空泵對真空污染程度的標(biāo)準(zhǔn)；

(2)低溫泵在抽除水蒸汽和其他潮濕混合氣方面具有較大抽速；

(3)低溫泵在抽取輕重量分子方面也具有較大抽速；

(4)在要求大抽速的真空設(shè)備中，低溫泵是最經(jīng)濟的。商品化的低溫泵可以在很小的口徑下提供大的抽速

(5)低溫泵是基于低溫吸附而工作的，不需要其他電子材料，不會有波動；

(6)在真空中無任何運動部件，高穩(wěn)定性，也不會帶來密封問題；

(7)低溫泵的安裝無任何方向要求；

(8)低溫泵還可以進行選擇性的抽取某種氣體。

吸附材料對低溫泵的工作性能具有較大的影響。單從真空獲得方面來說，一臺無任何吸附劑的低溫泵或許也可以滿足要求。但是，一般情況下低溫泵是依靠液氦或制冷機而獲得低溫的，其最低溫度能達到4 K。而此時又需要低溫泵抽除氦氣，因為真空檢漏會經(jīng)常用到氦氣。因此，低溫泵需要通過吸附材料來幫助其抽除氣體。另外，吸附材料在低溫下比無吸附材料的泠凝吸附可以得到更低的平衡壓力。低溫泵的工作方式是通過表面吸附而進行的，表面積越大對低溫泵的工作性能越有利。因此，合適的吸附材料必須具有較大的比表面和吸附容量。對吸附材料進行表征的物理量主要有：幾何形狀和顆粒大小分布；表面結(jié)構(gòu)；密度；比表面積；孔徑分布、孔容和平均孔徑大小等。研究低溫泵的吸附材料主要是通過以上參數(shù)的表征而進行的 。

超低溫泵是指輸送低溫液化氣的特殊泵。主要用來輸送液態(tài)烴、液化天然氣、液氧和液氮等，溫度范圍通常在-45℃~-160℃。由于壓力、溫度的微小變化都易使液化氣氣化，并帶來吸入性能惡化或局部過冷導(dǎo)致低溫脆斷的問題，且液化氣大多易燃、易爆，故在結(jié)構(gòu)上應(yīng)給予考慮。

超低溫泵的主要特點是：（1)大多采用立式結(jié)構(gòu)，第一級葉輪通常裝在最底層，并低于泵的吸液口，可改善泵的氣蝕性能；軸向長度較大，有利于布置密封和保冷結(jié)構(gòu)；（2）結(jié)構(gòu)對稱布置，在冷態(tài)下可均勻變形；常用雙層殼體以便保冷及保證強度；（3)為防止摩擦發(fā)熱引起液化氣氣化以致破壞潤滑，下軸承在工作介質(zhì)中運轉(zhuǎn)并用工作介質(zhì)進行潤滑，軸承選用合適的耐磨材料；（4）對密封要求高，大多采用雙端面機械密封;在密封室和泵體之間設(shè)緩沖室，起隔冷作用；（5)管路中盡量不設(shè)球形閥、節(jié)流孔和濾網(wǎng)等節(jié)流裝置，以免因局部壓力下降使液化氣氣化；（6)采用低溫鋼制造，結(jié)構(gòu)力求避免應(yīng)力集中；應(yīng)充分考慮低溫下組合零件的相對收縮率，以確保正常運轉(zhuǎn)。 2100433B

離心式低溫泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使液體的壓力升高而達到輸送的目的。

離心式低溫泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使液體的壓力升高而達到輸送的目的。其工作介質(zhì)雖然是一種沸點很低、極易揮發(fā)的液體，但在良好的保冷條件下，空分設(shè)備的液化氣體是一種流動性好、并且十分清潔的流動介質(zhì)，他的運動規(guī)律和一般的流體相同。

泵工作時，液體被一方面隨著葉輪一起旋轉(zhuǎn)，同時又從轉(zhuǎn)動著的葉輪里向外流。液體隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)運動稱為圓周運動，其速度稱為圓周速度，用u表示，方向與葉輪圓周切線方向一致。液體從旋轉(zhuǎn)著的葉輪向外的流動稱為相對運動，其速度稱為相對速度，用w表示，方向與葉片相切。液體相對于泵體的運動稱為絕對運動，其速度稱為絕對速度，用v表示，絕對速度等于圓周速度和相對速度的向量和。2100433B

為發(fā)展天然氣事業(yè)，ACD低溫泵可用于LNG汽車加氣站、LNG氣化站和L-CNG加氣站建設(shè)等。2100433B