Автор: Хэфер Р

Перевод с немецкого: А.Б. Грачев, Н.В. Калинин

Издательство: Энергоатомиздат

Год: 1983

Страниц: 272

Формат: DJVU

Качество: хорошее

 

Дан общий обзор взаимосвязи криотехники и вакуумной техники. Рассмотрены явления и процессы, характерные для крионасо-сов — конденсация чистых газов, криосорбция на сконденсировавшихся' газах, криосорбция на пористых твердых телах, конденсация газовых смесей и криоловушки, использование криогеттеров в сублимационных титановых насосах. Приведены основы расчета и сведения о конструкциях крионасосов, рассмотрено применение криовакуумных насосов в различных областях науки и техники.

Для инженеров и научных работников, а также для аспирантов и студентов, специализирующихся в области криогенной техники.

 

Развитие исследований в области космонавтики, ядерной энергетики, физики плазмы, разработка крупных сверхпроводящих устройств потребовали создания качественно новых вакуумных систем. К таким системам предъявляются требования высокой быстроты действия, достижения в откачиваемых камерах, имеющих большие объемы, низких остаточных давлений, отсутствия загрязнений откачиваемых объектов, возможности автоматизации. В наибольшей степени перечисленным требованиям удовлетворяют криовакуумные системы.

Криовакуумная техника возникла на стыке криогенной и вакуумной техники и сформировалась практически в самостоятельное направление только в последние годы. Под криовакуумной техникой понимают технику получения вакуума с помощью крио-'охлаждения. В криовакуумной технике получили дальнейшее раз? витие как способы поддержания вакуума, традиционно используемые в криогенной технике, тате и способы создания вакуума, характерные для чисто вакуумной техники. В частности, предложенный еще Дьюаром способ поддержания высокого вакуума в изоляционном пространстве сосудов, широко используемый в криогенной технике, благодаря современному усовершенствованию подучил применение также в крионасосах для создания сверхвысокого вакуума. Откачка газов при их поглощении активными металлами, традиционно используемая в вакуумной технике, оказалась эффективной и при криотемпературах.

Вместе с тем появились новые весьма эффективные способы откачки, характерные только для криовакуумной техники. К ним относятся: криоконденсация газов, адсорбция на газовых конденсатах, криозахват.

Естественно, усовершенствование традиционных и разработка новых способов откачки потребовали проведения большого объема теоретических и экспериментальных исследований, создания новых конструкций и систем.

В книге Хэфера «Криовакуумная техника» впервые обобщены вопросы теории и практики разработки и применения криовакуумных систем различного назначения. При этом четко прослеживается направленность работы на решение практических задач. Анализ процессов откачки доведен до инженерных методик расчета, сопровождающихся необходимыми вспомогательными материалами. С единых позиций рассмотрено течение газов в молекулярной и вязкостной областях, откачка при конденсации чистых газов кг газовых смесей,'а также криосорбция на газовых конденсатах и поглощение газов на металлических пленках при криотемперату-рах. Достаточно полно изложены физические основы процесса криозахвата, получившего сравнительно недавно практическое-применение.'При анализе отдельных процессов даны практические рекомендации, направленные на обеспечение требуемой быстроты откачки.

Расчет крионасосов сопровождается конструктивными схемами различных вариантов взаимного расположения криопанелей и экранов, обсуждаются их достоинства и недостатки. Особое внимание уделено практическому исполнению крионасосов.

Вопросам, связанным с практическим исполнением и применением крионасосов в отечественной и зарубежной литературе, отводится пока скромное место, что существенно осложняет их разработку. Обычно в литературе по криогенной технике приводят сведения справочного характера только по отдельным типам крионасосов; в литературе же по вакуумной технике приводят лишь специфические только для этой техники сведения и не рассматривают взаимосвязь вакуумных систем с системами криогенного обеспечения.

Кроме того, при конструировании крионасосов на заданные параметры приходится решать ряд сложных технических задач, связанных с изоляцией крионасоса, его формой, стыковкой с системой охлаждения и откачиваемой камерой, выбором конструкционных материалов и т. д. Эти задачи применительно к каждому типу насосов разобраны в настоящей книге. При изложении различных способов охлаждения автор кратко останавливается на рассмотрении особенностей некоторых циклов для получения крио-температур и приводит конкретные примеры ^их реализации в крио-вакуумных системах.

В книге проанализированы также на первый взгляд чисто криотехнические задачи, такие как передача жидких криоагентов по трубам, системы автоматической заправки и регулирования уровня жидкостей, а также измерение низких температур. Введение этих небольших по объему разделов вполне оправдано. Специалистам по вакуумной технике необходимо знать особенности различных систем криообеспечения для того, чтобы в каждом конкретном случае выбрать из них оптимальную. В свою очередь уникальные требования к системам криогенного обеспечения, специфика их стыковки с объектами криостатироваиия стимулируют развитие криорефрижераторов.

Вопросы применения криовакуумной техники рассмотрены автором комплексно, при этом сформулированы требования к системам криообеспечения и условиям откачки. Одновременно изучена специфика технологических процессов с применением криовакуумной техники. Для конкретных случаев приведены рекомендации по оптимальному сочетанию вакуум-насосов различных типов.

Автор книги «Криовакуумная техника» на протяжении многих лет работал в фирме Sulzer (в области получения вакуума с помощью низких температур) и в исследовательском центре электронной микроскопии Технического университета в Граце. Некоторые экспериментальные данные, которые автор использует в этой книге заимствованы им из работ других фирм.