冷阱流導的設計

        在真空系統(tǒng)的<160管道上, 我們認為流導應等效于等長管道的流導。根據金屬冷阱的計算方法和現(xiàn)行的有關規(guī)定, 冷阱的流導計算只限于分子流范圍內。所以, 此冷阱也只在分子流范圍內計算流導。經計算并考慮其它因素的影響, 取液氮膽內壁半徑R = 14 cm。經驗算, 該冷阱的實際流導與等效管道流導的誤差為1114%,基本符合要求。

液氮膽與外殼的設計

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

      冷阱外殼是一個外壓的不銹鋼圓筒殼體,經計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,若用液氮進出口管作為內膽的支承, 經計算進出口管受到的拉應力為R= 215M Pa, 遠小于許用應力[R]= 144M Pa, 故進出口管可以作為內膽的支承。

冷阱熱負荷的計算

液氮膽的熱負載主要有以下幾項:

(1)進出口管和薄壁筒的固體熱傳導;

(2)冷阱外殼對內膽和障板的熱輻射;

(3)吸附氣體和油分子的熱損失;

(4)外殼對內膽氣體分子的熱傳導;

(5)氣體通過障板帶走的熱量。

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

障板的設計

        障板的結構對冷阱的擋油效果起決定性作用, 人字形障板結構的最佳尺寸是H= 60°, A /B ≥5, 另外障板的設計還要滿足光學屏蔽的效果。從以上最佳尺寸選取來看, 關鍵在于B 的選擇, 它對擋油效果和流導都有較大影響。一般來講, B 的選擇依據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。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。根據經驗和光學屏蔽條件, 取障板高度為100mm。

障板的熱損失主要有以下幾項:

(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。