冷阱流導(dǎo)的設(shè)計(jì)

        在真空系統(tǒng)的<160管道上, 我們認(rèn)為流導(dǎo)應(yīng)等效于等長管道的流導(dǎo)。根據(jù)金屬冷阱的計(jì)算方法和現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定, 冷阱的流導(dǎo)計(jì)算只限于分子流范圍內(nèi)。所以, 此冷阱也只在分子流范圍內(nèi)計(jì)算流導(dǎo)。經(jīng)計(jì)算并考慮其它因素的影響, 取液氮膽內(nèi)壁半徑R = 14 cm。經(jīng)驗(yàn)算, 該冷阱的實(shí)際流導(dǎo)與等效管道流導(dǎo)的誤差為1114%,基本符合要求。

液氮膽與外殼的設(shè)計(jì)

        液氮膽內(nèi)壁是一個(gè)只承受外壓的不銹鋼筒殼體,按穩(wěn)定條件計(jì)算其壁厚,并考慮到壁厚的附加量和其它實(shí)際因素, 實(shí)際壁厚取215mm。液氮膽外壁為內(nèi)壓力容器, 經(jīng)計(jì)算并考慮到內(nèi)壁厚及其它因素的影響,取膽外壁厚為215mm。

      冷阱外殼是一個(gè)外壓的不銹鋼圓筒殼體,經(jīng)計(jì)算并考慮到壁厚的附加量和冷阱承受分子泵及管道的重量等因素, 取冷阱外殼的厚度為5mm。

      此冷阱為垂直方向使用,若用液氮進(jìn)出口管作為內(nèi)膽的支承, 經(jīng)計(jì)算進(jìn)出口管受到的拉應(yīng)力為R= 215M Pa, 遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力[R]= 144M Pa, 故進(jìn)出口管可以作為內(nèi)膽的支承。

冷阱熱負(fù)荷的計(jì)算

液氮膽的熱負(fù)載主要有以下幾項(xiàng):

(1)進(jìn)出口管和薄壁筒的固體熱傳導(dǎo);

(2)冷阱外殼對內(nèi)膽和障板的熱輻射;

(3)吸附氣體和油分子的熱損失;

(4)外殼對內(nèi)膽氣體分子的熱傳導(dǎo);

(5)氣體通過障板帶走的熱量。

通過對冷阱各部分的熱負(fù)荷計(jì)算, 可以得到各部分熱負(fù)荷所消耗的液氮量, 分別為m 1,m 2, m 3, m 4, m 5。

障板的設(shè)計(jì)

        障板的結(jié)構(gòu)對冷阱的擋油效果起決定性作用, 人字形障板結(jié)構(gòu)的最佳尺寸是H= 60°, A /B ≥5, 另外障板的設(shè)計(jì)還要滿足光學(xué)屏蔽的效果。從以上最佳尺寸選取來看, 關(guān)鍵在于B 的選擇, 它對擋油效果和流導(dǎo)都有較大影響。一般來講, B 的選擇依據(jù)主要是氣體分子平均自由行程, 也就是與冷阱的工作真空度有密切關(guān)系, 冷阱的工作真空度與極限真空度就成為選擇B的主要依據(jù)。對于低溫泵再生真空系統(tǒng)來講, 一般工作在10～ 011 Pa 范圍內(nèi)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和光學(xué)屏蔽條件, 取障板高度為100mm。

障板的熱損失主要有以下幾項(xiàng):

(1)上下法蘭口對障板的熱輻射損失;

(2)吸附氣體和油分子的熱損失;

(3)氣體通過障板帶走的熱量。

由這些熱量損失可求得障板的厚度為1mm。