Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Буларды және газдарды конденсациялайтын құрылғы, атмосфералық құбылыс.
Device that condenses specific vapors and gases
the atmospheric phenomenon
Вакуумдық қолданбаларда суық тұзақ – тұрақты газдардан (сутек, оттегі және азот) басқа барлық буларды сұйық немесе қатты күйге конденсациялайтын құрылғы. Ең басты мақсаты – эксперименттен шығарылатын булардың вакуумдық сорғыға өтіп, оны ластауына жол бермеу. Мұздату арқылы кептіру сияқты, көп мөлшерде сұйықтықты шығару қажет болғанда, әсіресе ірі суық тұзақтар қажет болады. Суық тұзақтар – сондай-ақ, май буларының сорғыдан камераға өтуін болдырмау үшін салқындатылған беттерді немесе баффлдарды пайдалануды да білдіреді. Мұндай жағдайда, бірнеше салқындатылған қанатшалары бар құбыр бөлігі немесе баффл, қолданыстағы сорғы жүйесінің кіреберісіне орнатылады. Баффлды құрғақ мұз қоспасы сияқты криоген немесе электрмен жұмыс істейтін Пельтье элементімен салқындату арқылы, баффл қанатшаларына тиген май буы молекулалары конденсацияланып, сорғыланған кеңістіктен алынып тасталады.
In vacuum applications, a cold trap is a device that condenses all vapors except the permanent gases (hydrogen, oxygen, and nitrogen) into a liquid or solid. The most common objective is to prevent vapors being evacuated from an experiment from entering a vacuum pump where they would condense and contaminate it. Particularly large cold traps are necessary when removing large amounts of liquid as in freeze drying. Cold traps also refer to the application of cooled surfaces or baffles to prevent oil vapours from flowing from a pump and into a chamber. In such a case, a baffle or a section of pipe containing a number of cooled vanes, will be attached to the inlet of an existing pumping system. By cooling the baffle, either with a cryogen such as a dry ice mixture, or by use of an electrically driven Peltier element, oil vapour molecules that strike the baffle vanes will condense and thus be removed from the pumped cavity.
Қолданбалар
Мұнайды негізгі сұйықтық ретінде (диффузиялық сорғылар) немесе майлау құралы ретінде (механикалық роторлық сорғылар) пайдаланатын сорғылар көбінесе вакуумдық жүйелерде ластану көзі болып табылады. Мұндай сорғының аузына суық тұзақ орнату мұнай буларының кеңістікке кері ағып кету қаупін едәуір төмендетеді. Суық тұзақтар вакуумдық желілерді қолданатын эксперименттерде де қолданылуы мүмкін, мысалы, кішкентай масштабтағы өте төмен температурадағы дистилляция/конденсация үшін. Бұл сұйық азот сияқты салқындатқыш немесе ацетондағы құрғақ мұздың, немесе төмен балқу температурасы бар ұқсас еріткіштің қатыру қоспасын пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Сұйық азот тек құрғақ мұз немесе басқа криогендік тәсілдер қажетті газдарды конденсациялай алмаған жағдайда ғана қолданылады, себебі сұйық азот оттегіні де конденсациялайды. Вакуумдық желідегі оттегінің кез келген мөлшері немесе вакуумдық желідегі кез келген ақаулық мақсатты булармен араласқан сұйық оттектің пайда болуына әкеледі, бұл көбінесе жарылысқа алып келеді. Бұл әдіс үлкен масштабта орындалғанда мұздату кептіру деп аталады, ал суық тұзақ конденсатор деп аталады. Суық тұзақтар атмосфераның негізгі құрамдас бөліктерін (азот, оттегі, көмірқышқыл газы және су) сұйық немесе қатты күйге конденсациялау арқылы жоғары вакуум жасау үшін криопомпа жүйелерінде де қолданылады. Иглу немесе басқа қардағы уақытша паналау да осы қағиданы пайдалана алады – тығыз салқын ауаны өткізбейтін төменгі көлемде ұстау арқылы, жоғары орналасқан ұйықтайтын платформаның айналасындағы сорғы немесе шұңқыр арқылы тұрғындарға жеткен суық ауа мөлшерін азайтуға болады.
Pumps that use oil either as their working fluid (diffusion pumps), or as their lubricant (mechanical rotary pumps), are often the sources of contamination in vacuum systems. Placing a cold trap at the mouth of such a pump greatly lowers the risk that oil vapours will backstream into the cavity. Cold traps can also be used for experiments involving vacuum lines such as small scale very low temperature distillations/condensations. This is accomplished through the use of a coolant such as liquid nitrogen or a freezing mixture of dry ice in acetone or a similar solvent with a low melting point. Liquid nitrogen is only used when dry ice or other cryogenic approaches will not condense the desired gasses since liquid nitrogen will also condense oxygen. Any oxygen gas content in the vacuum line or any leak in the vacuum line will result in liquid oxygen mixed with the target vapors, often with explosive results. When performed on a larger scale, this technique is called freeze drying, and the cold trap is referred to as the condenser. Cold traps are also used in cryopump systems to generate hard vacua by condensing the major constituents of the atmosphere (nitrogen, oxygen, carbon dioxide and water) into their liquid or solid forms. An igloo or other snow bivouac may exploit the same principle confinement of denser cool air within an impermeable lower volume to reduce cold air reaching the occupants through use of a sump or cill around a raised sleeping platform within.
Қауіптер
Салқын тұзақты пайдаланғанда, ашық көк түсті сұйықтық түрінде көрінетін оттегі газын тұзаққа конденсацияламауға көңіл болу керек. Сұйық оттегі жарылғыш болуы мүмкін, әсіресе егер тұзақ бұрын еріткішті ұстау үшін қолданылса. Егер сорғыш өте суық тұзақ арқылы ауаны сорса, мысалы, сұйық азотпен салқындатылғанда, оттегі конденсациялануы мүмкін. Оттегінен басқа, реакцияларда бөлінетін көптеген қауіпті газдар, мысалы, күкірт диоксиді мен хлорметан да суық тұзақтарға конденсацияланады.
Care should be taken when using a cold trap not to condense oxygen gas into the cold trap, visible as light blue liquid. Liquid oxygen is potentially explosive, and this is especially true if the trap has been used to trap solvent. Oxygen can be condensed into a cold trap if a pump has sucked air through the trap when the trap is very cold, e. g. when cooled with liquid nitrogen. Besides oxygen, many hazardous gases emitted in reactions, e. g. sulfur dioxide, chloromethane, condense into cold traps.
Құрылыс
Салқын тұзақтар (суреттегі C) әдетте екі бөліктен тұрады: төменгі жағы – ұнтақталған шыны қосылыстары бар (суреттегі B) үлкен, қалың дөңгелек түтік, ал екіншісі – қақпақ (суреттегі A), ол да ұнтақталған шыны қосылыстарымен жабдықталған. Түтіктің ұзындығы әдетте жиналғанда, жалпы ұзындығы түтіктің ұзындығының шамамен жартысына жететіндей етіп таңдалады.
Cold traps (C in the figure) usually consist of two parts: The bottom is a large, thick round tube with ground glass joints (B in the figure), and the second is a cap (A in the figure), also with ground glass connections. The length of the tube is usually selected so that, when assembled, the total reached is about half the length of the tube.
Қаулы
Салқын тұзақтар төменгі түтігі газ көзіне, ал қақпағы вакуум көзіне қосылған күйде құрастырылуы керек. Егер бұл реттерді теріс қосып, төменгі түтікті вакуум көзіне жалғасаңыз, вакуумның кіреберіс тесігі конденсаттың үстіне тікелей орналасады. Бұл бу фазасындағы конденсаттың (салқындатылмаған) төменгі түтіктен (сорғыға қарай) жоғары көтерілу ықтималдығын арттырады, немесе тұзақ көлемді конденсатпен толса, сұйық фазадағы конденсат сорғыға тартылуы мүмкін.
Cold traps should be assembled such that the down tube is connected to the source of gas whilst the cap is connected to the source of vacuum. Reversing this, connecting the down tube to the source of vacuum, places the inlet of the vacuum directly above the condensate, increasing the chances of vapour phase condensate moving up the (uncooled) down tube (towards the pump) or, should the trap begin to fill to an appreciable volume, liquid phase condensate being pulled into the pump.