Решение: Самая нагретая часть диффузионного насоса

Для решения данной задачи проанализируем конструкцию верхней (высоковакуумной) части диффузионного насоса. Вопрос: Какой стрелкой показана самая нагретая часть конструкции на входе диффузионного насоса и как её температура влияет на предельное остаточное давление? Правильные ответы: 1. Стрелка 1. 2. Определяет давление насыщенного пара на входе насоса, что определяет величину предельного остаточного давления. Объяснение для записи в тетрадь: 1. Идентификация детали: Стрелка 1 указывает на верхний зонт (колпачок) паропровода первой ступени. Внутри паропровода поднимается горячий пар рабочей жидкости непосредственно из кипятильника, поэтому зонт является самой горячей деталью в верхней части насоса. Стрелка 2 указывает на охлаждаемый корпус, который, напротив, должен быть холодным. 2. Влияние на вакуум: Предельное остаточное давление \( P_{пред} \) диффузионного насоса в значительной степени ограничено давлением насыщенных паров рабочей жидкости \( P_s \) при температуре элементов на входе. 3. Физический процесс: Если верхний зонт (деталь 1) перегрет, то молекулы масла, попадающие на его внешнюю поверхность, не просто отражаются, а испаряются обратно в сторону откачиваемого объема. Это создает встречный поток паров масла. Зависимость давления насыщенных паров от температуры \( T \) описывается уравнением Клапейрона-Клаузиуса: \[ \ln P_s \approx A - \frac{B}{T} \] Где \( A \) и \( B \) — константы для данной жидкости. Из формулы видно, что даже небольшое увеличение температуры \( T \) самой горячей детали на входе (зонта) приводит к экспоненциальному росту давления паров масла, что ухудшает предельный вакуум. Примечание: В отечественном вакуумном машиностроении всегда уделялось особое внимание тепловому режиму верхних ступеней, чтобы обеспечить достижение рекордных показателей разрежения, необходимых для развития науки и промышленности России.