Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Высоковакуумный насос
High vacuum pump
Диффузионные насосы используют высокоскоростную струю пара для направления молекул газа из горловины насоса вниз, в его нижнюю часть, и далее в выпускное отверстие. Они были первыми высоковакуумными насосами, работающими в режиме свободного молекулярного потока, где движение молекул газа лучше описывается диффузией, чем традиционной гидродинамикой. Изобретенный в 1915 году Вольфгангом Гаде, он назвал его диффузионным насосом, поскольку его конструкция основывалась на принципе, что газ не может диффундировать против потока пара, а будет уноситься им в выпускное отверстие. Однако принцип работы, возможно, точнее описать как газоструйный насос, поскольку диффузия также играет роль в других типах высоковакуумных насосов. В современных учебниках диффузионный насос классифицируется как насос переноса импульса. Диффузионные насосы широко используются как в промышленности, так и в научных исследованиях. В качестве рабочей жидкости в большинстве современных диффузионных насосов используются силиконовое масло или полифениловые эфиры.
Diffusion pumps use a high speed jet of vapor to direct gas molecules in the pump throat down into the bottom of the pump and out the exhaust. They were the first type of high vacuum pumps operating in the regime of free molecular flow, where the movement of the gas molecules can be better understood as diffusion than by conventional fluid dynamics. Invented in 1915 by Wolfgang Gaede, he named it a diffusion pump since his design was based on the finding that gas cannot diffuse against the vapor stream, but will be carried with it to the exhaust. However, the principle of operation might be more precisely described as gas jet pump, since diffusion also plays a role in other types of high vacuum pumps. In modern textbooks, the diffusion pump is categorized as a momentum transfer pump. The diffusion pump is widely used in both industrial and research applications. Most modern diffusion pumps use silicone oil or polyphenyl ethers as the working fluid.
История
В конце XIX века большинство вакуумов создавались с помощью насоса Спренгеля, который отличался простотой в эксплуатации и способностью достигать достаточно хорошего вакуума при достаточном времени. Однако по сравнению с более поздними насосами, скорость откачки была очень низкой, а давление паров ртути ограничивало предельную степень вакуума. После изобретения молекулярного насоса, Вольфганг Геде изобрел диффузионный насос в 1915 году и первоначально использовал элементарную ртуть в качестве рабочей жидкости. Вскоре после изобретения конструкция была быстро коммерциализирована компанией Leybold. В дальнейшем её усовершенствовали Ирвинг Лангмуир и У. Кроуфорд. Сесил Реджинальд Берч обнаружил возможность использования силиконового масла в 1928 году.
In the late 19th century, most vacuums were created using a Sprengel pump, which had the advantage of being very simple to operate, and capable of achieving quite good vacuum given enough time. Compared to later pumps, however, the pumping speed was very slow and the vapor pressure of the liquid mercury limited the ultimate vacuum. Following his invention of the molecular pump, Wolfgang Gaede invented the diffusion pump in 1915, and originally used elemental mercury as the working fluid. After its invention, the design was quickly commercialized by Leybold. It was then improved by Irving Langmuir and W. Crawford. Cecil Reginald Burch discovered the possibility of using silicone oil in 1928.
Типы масел
Наименее дорогие масла для диффузионных насосов основаны на углеводородах, очищенных двойной дистилляцией. По сравнению с другими жидкостями, они имеют более высокое давление паров, поэтому обычно используются при давлении не выше определенного предела. Они также наиболее подвержены возгоранию или взрыву при контакте с окислителями. Наиболее распространенными силиконовыми маслами, используемыми в диффузионных насосах, являются трисилоксаны, содержащие химическую группу Si-O-Si-O-Si, к которой присоединены различные фенильные или метильные группы. Они доступны в виде так называемых смесей 702 и 703, которые ранее производились компанией Dow Corning. Эти смеси могут быть дополнительно разделены на масла 704 и 705, состоящие из изомеров тетрафенилтетраметилтрисилоксана и пентафенилтриметилтрисилоксана соответственно. Для откачки реакционноспособных газов обычно используется масло на основе полифенилового эфира. Эти масла обладают наивысшей химической и термической стойкостью среди масел для диффузионных насосов.
The least expensive diffusion pump oils are based on hydrocarbons which have been purified by double distillation. Compared with the other fluids, they have higher vapor pressure, so are usually limited to a pressure of They are also the most likely to burn or explode if exposed to oxidizers. The most common silicone oils used in diffusion pumps are trisiloxanes, which contain the chemical group Si O Si O Si, to which various phenyl groups or methyl groups are attached. These are available as the so called 702 and 703 blends, which were formerly manufactured by Dow Corning. These can be further separated into 704 and 705 oils, which are made up of the isomers of tetraphenyl tetramethyl trisiloxane and pentaphenyl trimethyl trisiloxane respectively. For pumping reactive species, usually a polyphenyl ether based oil is used. These oils are the most chemical and heat resistant type of diffusion pump oil.
Извергатели пара
Извергатель пара – распространенный тип насоса, используемый для вакуумной дистилляции и лиофильной сушки. Струя пара увлекает за собой пар, который необходимо удалить из вакуумной камеры. Извергатели пара могут быть одно- или многоступенчатыми, с конденсаторами между ступенями или без них. Хотя и извергатели пара, и диффузионные насосы используют струи пара для увлечения газа, они работают по принципиально разным принципам: извергатели пара полагаются на вязкое течение и перемешивание для откачки газа, в то время как диффузионные насосы используют молекулярную диффузию. Это имеет ряд последствий. В диффузионных насосах входное давление может быть значительно ниже статического давления струи, тогда как в извергателях пара эти два давления примерно равны. Кроме того, диффузионные насосы способны достигать гораздо более высоких степеней сжатия и не могут выпускать отработанный газ непосредственно в атмосферу.
The steam ejector is a popular form of pump for vacuum distillation and freeze drying. A jet of steam entrains the vapour that must be removed from the vacuum chamber. Steam ejectors can have single or multiple stages, with and without condensers in between the stages. While both steam ejectors and diffusion pumps use jets of vapor to entrain gas, they work on fundamentally different principles steam ejectors rely on viscous flow and mixing to pump gas, whereas diffusion pumps use molecular diffusion. This has several consequences. In diffusion pumps, the inlet pressure can be much lower than the static pressure of jet, whereas in steam ejectors the two pressures are about the same. Also, diffusion pumps are capable of much higher compression ratios, and cannot discharge directly to atmosphere.