پمپ کرایوژنیک

انواع پمپ کرایوژنیک

• پمپ کرایوژنیک سانتریفیوژ
• پمپ های پیستونی (رفت و برگشتی)

کاربرد پمپ کرایوژنیک

• پرکردن مخازن زخیره سازی
• اکسیژن مایع
• نیتروژن مایع
• آرگون مایع
• LNG
• سیلندر بار پایین
• سیلندر بار متوسط
• سیلندر بار بالا
• متوسط و زیاد را پر کنید.

راه حل های کامل برودتی

راه حل های کامل کرایوژنیک به این معنی است که ما کل فرآیند را برای شما انجام می دهیم. ما با بیش از 30 سال تجربه، راه حل هایی را برای هر نوع کسب و کاری ایجاد کرده ایم. تجهیزات برودتی ما روزانه در صنعت هوافضا و مراقبت های بهداشتی مورد اعتماد و تکیه هستند. تجهیزات برودتی تکنیفاب، مانند جداکننده‌های فاز ، لوله‌های ژاکت‌دار و تجهیزات انتقال برودتی ، سالانه در میلیون‌ها محصول غذایی و نوشیدنی استفاده می‌شود.

مهار فن ابزار بهترین راه برای اطمینان از برآورده شدن نیازهای شما از راه اندازی اولیه تا سال ها خدمت است.

تجربه ما شامل اکسیژن مایع، هیدروژن مایع، نیتروژن مایع، دی اکسید کربن مایع، هلیوم مایع و مایعات برودتی است. دانش، تجربه، تعهد به کیفیت و شهرت مهار فن ابزار بخشی از همه چیزهایی است که ارائه می دهیم.

مهار فن ابزار تجهیزات برودتی را طراحی، تولید و نصب می‌کند، از جمله لوله وکیوم ژاکت، شیلنگ انتقال، دیوار، و شیر ژاکت خلاء.

• لوله های صلب و قابل خم شدن مهار فن ابزار ما دارای ضمانت نامه پیشرو در صنعت ما هستند
• هلیوم مایع تکنیفاب شیلنگ های انتقال در تست های مستقل از رقبا بهتر عمل کردند.
• ما ASME و تجهیزات دارای گواهی اکسیژن مایع را تولید می کنیم.
• ما خدمات نصب کامل را از سه دفتر منطقه ای خود ارائه می دهیم
• Technifab جداکننده های فاز نیتروژن مایع خالص با کیفیت بالا، دمای پایین، اشباع و خالص را در فشارهای ثابت و قابل تنظیم ارائه می دهند.

قابلیت های ساخت و طراحی
CNC Manufacturing

تولید CNC تکنیفاب ماشینکاری چند محوره CNC را با رعایت استانداردهای دقیق کیفیت، الزامات تحویل JIT و کنترل های دقیق هزینه ارائه می دهد. قطعات ماشینکاری شده با کیفیت بالا در محصولات در کاربردهای مختلف، از هوافضا گرفته تا تولید صنعتی، استفاده می شوند.
متخصص در فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، برنج، تفلون و نایلون.

با ما تماس بگیرید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد قابلیت های CNC و طراحی و آنچه که می توانیم به شما در ایجاد آن کمک کنیم،

ساخت

فولاد ضد زنگ، تفلون، کل-اف، آلومینیوم، مس، برنج از جمله مواد عجیب و غریب.

تراش CNC
فرز عمودی CNC
تغذیه نوار خودکار
متحرک
برش زدن
حال چرخش
سنگ زنی
چرخش دستی
فرز دستی
عملیات حرارتی
مونتاژ

تست / گواهینامه / تمیز کردن پمپ کرایوژنیک

قابلیت ردیابی کامل مواد
تحلیل المان محدود (FEA)
تجزیه و تحلیل اثر روش شکست (FMEA)
ASNT سطح 2
بازرس جوش خبره
SPC
اشعه ایکس
تمیز کردن مواد شوینده

طراحی مهندسی

مهندس حرفه ای
مدل سازی سه بعدی
CAD
طراحی/ساخت نمونه اولیه
طراحی قسمت

کد طبقه بندی صنعتی آمریکای شمالی (NAICS).

332721: ساخت محصول دقیق تبدیل شده

جوشکاری تنگ خلاء

ساختار داخلی و خارجی فولاد ضد زنگ
سرنیزه های با تحمل نزدیک
مواد گیرنده جاسازی شده مولکول های خارج شده از گاز را جذب می کنند
سرنیزه های استاندارد اتصالات را آسان می کنند

کد استاندارد طبقه بندی صنعتی (SIC).

3451- محصولات ماشین پیچ
TIN – 35-1866225
DUNS – 07-983-2402
CAGE- 0WF92

لوازم جانبی برودتی

تکنیفاب دارای انواع تجهیزات برودتی برای تمام نیازهای کرایوژن شماست. اگر مایل به ثبت سفارش هستید، همین امروز با ما تماس بگیرید.
تعویض لوگوی Dewar Cap Dewar

جایگزینی درپوش Dewar: کلاهک های فرسوده و آسیب دیده عملکرد دیوار نیتروژن مایع شما را کاهش می دهد و همچنین خطرات ایمنی را به همراه دارد.

Cryogenic Dipper

Dippers: این دیپر 100 میلی لیتری برای جمع آوری حجم های کوچک کرایوژن مایع ایده آل است. ساخته شده از فولاد ضد زنگ برای عمر طولانی و دوام.

موجود برای TLN-005، TLN-010، TLN-025، TLN-035، TLN-050.

57.00 دلار
Gloves Cryo

دستکش های کریو:

دستکش های راحت، قابل تنفس، سبک وزن و مقاوم در برابر آب. محافظت حرارتی عالی، مهارت عالی، و پوششی که خشک بماند. برای غوطه ور شدن در مایعات برودتی در نظر گرفته نشده است.

موجود در Large، XL Mid-Bel ​​Length و Large Right Length.

145.00 دلار
Roller Bases for Dewars

پایه های غلتکی: پایه غلتکی محکم که برای جابجایی آسان دیوارهای 25، 35، 50 و 90 لیتری ما در اطراف آزمایشگاه یا کارخانه شما طراحی شده است.

544.00 دلار

دستگاه برداشت Face Shields

سپرهای صورت:

هنگام انتقال کرایوژن مایع از صورت و چشمان خود محافظت کنید. روکش ترموپلاستیک با کارایی بالا با پنجره پروپیونات قالبی 9 اینچ x 14-1/2 اینچ.

for Cryogenic Liquid

دستگاه های برداشت: دستگاه های خروج مایع ما به شما این امکان را می دهند که نیتروژن مایع را از دوارهای آزمایشگاهی استاندارد ما بدون بلند کردن و ریختن توزیع کنید. هنگامی که دستگاه نصب می شود، dewar فشار داخلی ایجاد می کند که سپس برای پخش مایع استفاده می شود. با شیرهای ایمنی دوگانه، گیج فشار و تسمه ایمنی کامل می شود.

پمپ های برودتی: انواع و کاربردها در صنعت

پمپ های برودتی یک عنصر مرکزی برای بسیاری از سازه های مهندسی هستند و به همین دلیل، انتخاب یک پمپ سرمایشی نقش مهمی در تضمین کارایی و بهینه سازی آنها ایفا می کند.

پمپ برودتی چیست و تامین کنندگان پمپ های برودتی چه نوع سیستم هایی را می توانند ارائه دهند؟ به خواندن ادامه دهید تا در این راهنمای کوتاه در مورد پمپ های برودتی بدانید.
کاربرد پمپ های برودتی

پمپ کرایوژنیک یا پمپ کرایو نوعی تجهیزات برودتی است که وظیفه انتقال و تحت فشار قرار دادن گازهای مایع را بر عهده دارد.

قدرت یک Cryopump به نقطه انجماد و جوش انتخاب گاز بستگی دارد. به این ترتیب، از آن برای کاربردهای سیال برودتی از جمله LNG (گاز طبیعی مایع)، متان، اتان، پروپان، بوتان و سایر مواد استفاده می‌شود.

بنابراین انجماد نقش کلیدی در بسیاری از فرآیندهای مربوط به گازهای صنعتی و فنی خالص و مخلوط دارد.

برخی از کاربردهای اصلی پمپ های برودتی عبارتند از:

واحدهای جداسازی هوا (ASU)

پردازش و انتقال برنامه ها در دماهای برودتی
عملیات تخلیه از تانکرها
واحدهای جداسازی هوا (ASU)
بانکرینگ

حمل و نقل گاز عملیات

از سوی دیگر، مهم است که پمپ های برودتی را از پمپ خلاء کرایو متمایز کنیم. دومی نوعی پمپ است که با به دام انداختن و تجمع گازها و متراکم کردن آنها بر روی سطح سرد (برودتی) کار می کند.

این سطح بخشی از پمپ است و به منظور ایجاد شرایط خلاء بالا و خلاء فوق العاده بالا است که به ذخیره مولکول های گاز کمک می کند.

همچنین قادر است سرعت پمپاژ بالاتری نسبت به سایر پمپ ها و محیط های خلاء تمیز ایجاد کند و از ورود روغن جلوگیری کند.

از آنجایی که پمپ خلاء برودتی مبتنی بر سیستم انباشتگی است ، همچنین باید گازها را به صورت دوره ای تخلیه کرده و آنها را بازسازی کند. به منظور تضمین تخلیه کارآمد در این محیط خلاء فوق العاده بالا، این نوع پمپ گازها را با استفاده از فشار تعادلی برای جذب کمتر از 10-8 Pa تخلیه می کند.

عملکردی اضافی برخی از ویژگی های این سیستم ها معمولاً عبارتند از:

آنها خنک می شوند. توسط هلیوم فشرده، نیتروژن مایع، یخ خشک و گزینه های دیگر
ممکن است بافل ها برای گسترش سطح برودتی برای تراکم اضافه شوند.
سردخانه های دور بسته توسط سیلندرهای سر سرد دو مرحله ای تولید می شوند که توسط مجموعه های جابجایی واحد محرک تقویت می شوند.

پمپ های برودتی در چه صنایعی استفاده می شود؟

صنایع دریایی

صنایع دریایی عمدتاً به پمپ های برودتی برای گاز طبیعی مایع نیاز دارند. کاربردهای ذخیره سازی مربوط به فرآیندهای تامین

تقاضا برای این نوع سیستم در حال افزایش است زیرا (LNG) کشش پیدا می کند و جایگزینی سبزتر در صنعت دریایی است که با چالش کربن زدایی و حرکت به سمت منابع انرژی پایدارتر روبرو است.

بخش خودرو

با پیشرفت بخش خودرو در یافتن جایگزین ها، سوخت های پایدارتر ، تقاضا برای تامین کنندگان پمپ های برودتی قابل اعتماد در این صنعت افزایش می یابد. بر این اساس، پمپ‌های سرمایشی در جایگاه‌های سوخت‌گیری LNG و گاز طبیعی فشرده (L-CNG) نصب می‌شوند.
بخش های صنعتی و تولیدی

پمپ های برودتی ابزاری حیاتی در بسیاری از کاربردهای صنعتی هستند که نیاز به گازهای فنی خالص ذخیره شده در دماهای برودتی دارند. تولید فولاد و ساخت لوازم الکترونیکی دو نمونه از این کاربردها هستند.

سایر بخش ها

سایر صنایعی که به پمپ های برودتی نیاز دارند شامل بخش پزشکی، میادین نفتی، کاربردهای هوافضا و برنامه های فضایی یا فرآیندهای تحقیقات مواد و غیره است.

به خواندن ادامه دهید: نکات و ترفندهایی برای نگهداری خوب پمپ برودتی

انواع پمپ های برودتی و تفاوت های آنها

1. پمپ کرایو گریز از مرکز

( پمپ گریز از مرکز برودتی همچنین به عنوان گیرنده یا ژنراتور شناخته می شود) انرژی مکانیکی یک پروانه یا دونده را به انرژی جنبشی یا فشار تبدیل می کند. با استفاده از نیروهای گریز از مرکز، مایعات برودتی را به بیرون دفع می کند.

پمپ برودتی گریز از مرکز برای مقابله با LNG، نیتروژن، اکسیژن، اتیلن، هیدروژن و دی اکسید کربن و سایر گازهای برودتی کافی است.

این نوع پمپ کرایوپمپ دارای ویژگی های زیر است :

می توان با استفاده از چرخ دنده ها و موتورهای سرعت ثابت یا کوپل شده به موتورهای دور متغیر کار کرد.
آنها می توانند توسط موتورهای الکتریکی با انتقال مستقیم و همچنین نیروی هیدرولیک تغذیه شوند.
شود، می توان به ظرفیت ها و فشارهای بالاتری دست یافت . در صورتی که جعبه سالی بین موتور و پمپ قرار داده
جعبه سرد باید دارای مهر و موم گاز باشد.

این دسته ممکن است شامل سیستم های چندگانه باشد ، از پمپ های یک یا دو مرحله ای گرفته تا پمپ های ثابت، پمپ های روی تانکرها و پمپ های متحرک.

علاوه بر این، در Cryospain ما می‌توانیم راه‌حل‌های پمپاژ سفارشی از نوع کلید در دست ، از جمله پمپ‌های گریز از مرکز ثابت که روی شاسی نصب شده‌اند، با تمام ابزار دقیق مورد نیاز ارائه کنیم. ما همچنین چرخه عمر پمپ های برودتی گریز از مرکز خود را با استفاده از مواد کامپوزیتی برای آب بندی های مکانیکی ، به جای مهر و موم های گرافیت معمولی افزایش می دهیم.

پمپ برودتی گریز از مرکز کاربردهای زیادی دارد، از جمله ذخیره سازی دریایی، سیستم های سوخت دریایی غوطه ور و انتقال ذخیره سازی مایعات و غیره.

2. پمپ های برودتی پیستونی یا رفت و برگشتی

به عنوان تامین کننده پمپ های برودتی، ما همچنین پمپ های برودتی پیستونی یا رفت و برگشتی از پمپ های MRP (که برای پر کردن فشار بالا گازهای هوا استفاده می شود) تا پمپ های تخصصی برای استفاده از LNG، هیدروژن و سایر گازهای مایع را ارائه می دهیم.

پمپ های کرایو رفت و برگشتی ، مایعات را با استفاده از حرکات پیستون در فشارهای بالا فشرده می کنند. این منجر به جابجایی حجم سیال معادل حجمی می شود که در طول سکته مغزی خود اشغال می کند.

پمپ های برودتی رفت و برگشتی در بسیاری از کاربردها از جمله کاربردهای LNG فشار بالا و گازهای هوا استفاده می شود. هر دو سیستم موتور الکتریکی تک و دوگانه و همچنین نسخه های تک مرحله ای و چند مرحله ای موجود هستند.

این نوع از انجماد برای بسیاری از کاربردها از جمله پمپاژ فشار بالا و پر کردن سیستم های ذخیره سازی مواد برودتی مانند LNG، LN2، LH2 و غیره مفید است.

3. پمپ های مستغرق

پمپ های برودتی مستغرق زمانی استفاده می شوند که دمای پایین برای انتقال مایعات مورد نیاز باشد. در نتیجه، آنها یک ویژگی مشترک در تولید و حمل و نقل نیتروژن مایع، گاز طبیعی مایع (LNG)، هلیوم مایع، و اکسیژن مایع و در فرآیندهای ذخیره سازی کشتی به کشتی هستند.

در Cryospain ما تجهیزات برودتی مناسب را به عنوان بخشی از پروژه های مهندسی نوآورانه جامع خود توسعه می دهیم. بنابراین ما مسئول تامین قطعات و دستگاه های تجهیزات برودتی، از جمله پمپ های برودتی برای مشهورترین شرکت های صنعت هستیم.

از طریق مهندسان، طراحان و کارشناسان برتر خود، می‌توانیم تجهیزات برودتی کارآمد و بهینه را تولید کنیم و آن را مطابق با نیازهای خاص مشتریانمان سفارشی کنیم.

از نظر تعمیر و نگهداری پمپ برودتی، فرآیندهای نادرست ممکن است منجر به عملکرد ضعیف موتور یا عایق بندی ضعیف شود که منجر به تعویض مکرر قطعات و در نتیجه کاهش عمر مفید شود. به همین دلیل، به عنوان بخشی از تعهد ما برای تولید سیستم‌های با بالاترین کیفیت، خدمات تعمیر و نگهداری و خدمات پس از فروش را ارائه می‌کنیم و تضمین می‌کنیم که سرمایه‌گذاری‌های مشتریانمان مقرون به صرفه باقی بماند و تجهیزات ما همیشه ایمن و بهینه باشند.

با تیم کارشناسان ما تماس بگیرید و در مورد اینکه چگونه می توانیم به شما کمک کنیم بهترین گزینه ها را برای تجهیزات کریو خود ایمن کنید بیشتر بیاموزید.

اصول پمپ های خلاء (خلاء بالا) کرایوپمپ ها مکانیسم Cryopump.

این پمپ دارای خلاء تمیز و سرعت پمپاژ بالا می باشد.

Cryopump یک پمپ خلاء از نوع تجمعی است. پمپ گازها را بر روی سطح برودتی نصب شده در پمپ متراکم و جذب می کند تا شرایطی از خلاء زیاد تا خلاء فوق العاده بالا ایجاد کند. همچنین این پمپ می تواند خلاء تمیزی به دست آورد که به روغن آلوده نشده باشد و سرعت پمپاژ بالاتری نسبت به سایر پمپ ها دارد. پمپ های خلاء که جلب توجه می کند.

_

تکنولوژی Cryopump برای کاربردهای زیر استفاده می شود!

اجزای الکترونیکی مانند نیمه هادی ها، کریستال های مایع و دیسک ها، عدسی های عینک و محفظه خلاء فضایی بسیار بزرگ.
ویژگی های Cryopump.
آیا می توان یک جاروبرقی تمیز در دمای بسیار پایین به دست آورد؟

Cryopump پمپی است که مولکول های گاز را روی سطح برودتی متراکم و جذب می کند تا تمام مولکول های گاز در پمپ ذخیره شوند.
این پمپ چیزی ندارد که در محفظه خلاء کار کند. از آنجایی که این پمپ از روغن استفاده نمی کند، خلاء تمیزی به دست می آورد. اگرچه این پمپ از نوع جذبی است اما سرعت پمپاژ آن بالاست. اینها ویژگی های اصلی این پمپ است.
قدرت: این پمپ می تواند تمام گازها را تخلیه کند و خلاء فوق العاده بالایی به دست آورد.
ضعف: از آنجایی که این پمپ از نوع انباشته ای است، نیاز به تخلیه گاز و بازسازی دوره ای دارد.

مکانیسم Cryopump.

خلاء بالاتر با دو مرحله.

مرحله سرد یک نوع دو مرحله ای است. ظرفیت خنک کنندگی مرحله اول زیاد است و می تواند تا 80 کلوین (کلوین) یا کمتر خنک شود. مرحله اول عمدتاً رطوبت را تخلیه می کند و مرحله دوم مولکول هایی مانند N2، O2، Ar و H2 را با خنک کردن بیشتر برای به دست آوردن خلاء بالاتر تخلیه می کند.

دلیل دمای بسیار پایین

مولکول های گاز در تماس با سطحی که نزدیک به 0K = صفر مطلق (273.15- درجه سانتیگراد) خنک می شود متراکم و جذب می شوند.
کرایوپمپ چگونه کار می کند؟

1. کرایوپمپ چیست؟

کرایوپمپ یک پمپ خلاء است که گازها و بخارات را با متراکم کردن آنها روی سطح سرد به دام می اندازد. برای تخلیه موثر تحت خلاء فوق العاده بالا، فشار بخار برای تراکم، یا فشار تعادل برای جذب باید کمتر از باشد 10-8 Pa . شکل 1 فشار بخار گازهای مختلف را نشان می دهد.
با توجه به این شکل، اگر سطح سرد شده مانند سطح سرما و کرایوپنل زیر 20K خنک شود، فشار بخار گاز کمتر از 10-8 Pa می شود ، مشروط بر اینکه فشار بخار کمتر از نیتروژن باشد. سبک ترین گازها مانند هیدروژن، هلیوم و نئون در 20K متراکم نمی شوند، بنابراین به جای تکیه بر چگالش، جاذب ساخته شده از مواد متخلخل ویژه برای جذب آنها ارائه می شود. با خنک کردن جاذب زیر 20K، آن گازها به طور موثر جذب می شوند و در نتیجه یک انجماد می تواند خلاء فوق العاده بالایی به دست آورد.
دو راه برای “سرد کردن” سطح کرایوپمپ وجود دارد. یکی استفاده از مایع خنک کننده مانند نیتروژن مایع (LN2, 77K) یا هلیوم مایع (LHe, 4.2K) و دیگری یک یخچال کوچک هلیوم چرخه بسته است.

howto_cryo2.png
شکل 1: فشار بخار گازهای مختلف

یک یخچال هلیوم فشرده و چرخه بسته می تواند یک عملیات پایدار طولانی مدت را بدون پر کردن مایع خنک کننده انجام دهد. همچنین می تواند خلاء تمیز و فوق العاده بالا را با عملکرد ساده و سر راست به دست آورد.

2. اصل و ساختار اساسی

بیایید نگاهی به CRYO-U8H به عنوان مثال بیندازیم.
یخچال برای پمپ های سرمایشی CRYO-U به طور معمول دارای دو مرحله است. در حالی که مرحله 1 دارای ظرفیت تبرید زیادی تا زیر 80K است، ظرفیت تبرید مرحله 2 کوچک است اما تا 10 تا 12K خنک می شود. هر دو کرایوپنل 15K (1) و کرایوپنل 15K (2) در مرحله دوم یخچال نصب شده اند و توسط محافظ 80K و بافل 80K نصب شده در مرحله 1 از تابش دما محافظت می شوند.

howto_cryo3.png

شکل2.CRYO-U8H

سه نوع گاز وجود دارد که توسط انجماد پمپ ها به شرح زیر پمپ می شوند.
(1) آب (N 2 , O 2 ) ：گازهای باقیمانده پس از پمپاژ خشن محفظه خلاء.
(2) خروجی گاز 1 H 2 O ：به دیواره محفظه جذب می شود. (بزرگترین جزء در سیستم خلاء عمومی.) جزء اصلی گازهای خروجی از شیشه، پلاستیک و سرامیک.
2 H2 _ ：از داخل دیواره فلزی محفظه خلاء پخش می شود. (نگرانی در خلاء فوق العاده زیاد یا شدید).
3 CO، CO2 ،
CH 4 ، CnHm : گرفتگی دیواره اتاقک.
(3) گاز را معرفی کرد 4 آر ：فرایند کندوپاش
5 H2 _ ：فرایند کاشت یون
6 از 2 :اکسیژناسیون
7 دیگران

همانطور که در شکل 1 مشاهده می کنید، فشار بخار بخار آب در دمای زیر 130K به زیر 10-88 Pa می شود و بنابراین بخار آب در نتیجه تراکم بر روی بافل 80K و محافظ 80K پمپ می شود. گروه بعدی گازها، نیتروژن، اکسیژن، آرگون و سایر گازهای با وزن مولکولی مشابه در سطح 15K کرایوپنل(1) در مرحله دوم پمپ می شوند که زیر 20K نگه داشته می شود. گروه سوم، عمدتاً هیدروژن، هلیوم و نئون در 20K متراکم نمی شوند و به طور موثر توسط سطح فلز پمپ نمی شوند زیرا فشار بخار تعادلی برای جذب انجماد بسیار بالا خواهد بود. برای بهبود این وضعیت، کرایوپمپ ها دارای جاذب مواد متخلخل مانند زغال چوب بر روی انجماد مرحله دوم هستند. جاذب به سطح داخلی کرایوپنل 15K (1) متصل می شود تا از پوشاندن آن با گازهای متراکم جلوگیری شود.
سطح بیرونی سپر 80K، بافل 80K و کرایوپنل 15K (1) به منظور انعکاس گرمای تابشی از دمای اتاق، کاملاً طراحی شده‌اند. سطح داخلی سپر 80K سیاه شده است تا انتقال حرارت تشعشع به کرایوپنل 15K متصل به مرحله 2 کاهش یابد. برای اینکه یک کرایوپمپ به درستی کار کند، هم محافظ 80K و هم بافل 80K باید زیر 130K و 15K کرایوپنل زیر 20K نگه داشته شوند.

به منظور نظارت بر این دما، ترموکوپل K(CA) برای محافظ 80K و گیج فشار بخار هیدروژن (H2VP) یا CRYO METER MBS برای کرایوپنل 15K بر روی انجمادها نصب شده است. (استاندارد نیروی محرکه الکتریکی در 130K ترموکوپل K(CA) 5.5- میلی ولت است.)

3. بازسازی و شیر تخلیه فشار

پمپ های سرمایی در سراسر پمپ ها مانند پمپ های انتشار روغن و پمپ های مولکولی توربو پیوسته نیستند. از آنجایی که یک کرایوپمپ گازها را در داخل پانل های کرایوپنل 15K با تراکم و جذب نگه می دارد، باید به طور منظم گاز زدایی و بازسازی شود. در طی این فرآیند بازسازی، انجماد پمپ گرم می شود و گازهای متراکم یا جذب شده دوباره به گاز تبدیل می شوند. اگر مقدار زیادی گاز پمپ شود، خطر انفجار وجود دارد. به منظور جلوگیری از خطر انفجار، همه پمپ های سرمایی دارای یک شیر فشار شکن هستند.
فشار عملیاتی شیر کاهش فشار روی 20 کیلو پاسکال (گیج) تنظیم شده است.
به دلایل ایمنی، شیر کاهش فشار را مسدود نکنید و آن را برای اهداف دیگر اصلاح نکنید.
همچنین هرگز از آن به عنوان شیر تصفیه در فرآیند بازسازی استفاده نکنید زیرا زباله های موجود در گاز تصفیه ممکن است به ورق شیر فشار شکن بچسبد و باعث نشتی شود.

4. سیستم Cryopump

سیستم Cryopump شامل

《1》واحد Cryopump (شامل. سر سرد)
《2》واحد کمپرسور
《3》شلنگ انعطاف پذیر (2）)

اتصال سیستم کرایوپمپ در شکل 3 نشان داده شده است. علاوه بر این، پمپ خشن (تامین شده توسط مشتری) برای راه اندازی و بازسازی کرایوپمپ ها ضروری است. (کرایوپمپ ها نمی توانند از فشار اتمسفر شروع شوند.)

howto_cryo4.png
شکل 3. سیستم Cryopump

ویژگی های عملکرد پمپ کرایوژنیک

ویژگی های عملکردی ضروری برای عملکرد پمپ سرمایشی عبارتند از: ① خنک کننده، ②سرعت پمپاژ، ③ ظرفیت پمپاژ، ④ حداکثر توان، ⑤ فشار متقاطع، ⑥ فشار نهایی، و ⑦ ظرفیت بار حرارتی. برای جزئیات، هر بخش را در زیر ببینید.

1. ویژگی های خنک کننده

محفظه خلاء باید قبل از انجماد پمپاژ شود زیرا کرایوپمپ ها نمی توانند کار خود را از فشار اتمسفر شروع کنند. هنگام پمپاژ خشن یک Cryopump CRYO-U® با یک پمپ دوار، فشار خشن 40Pa کافی است زیرا جریان برگشتی بخار روغن رخ نمی دهد. گاز باقیمانده به جاذب داخل پمپ سرمایشی جذب می شود. زمان خنک شدن بسته به شرایطی که در جدول زیر نشان داده شده است متفاوت است.

عامل زمان خنک شدن

1. فشار پمپاژ خشن بالا تمدید شده
2.دمای پمپ بالا تمدید شده
3. ترکیب گاز باقیمانده پس از پمپاژ خشن DRY (خشک در داخل کرایوپمپ) تمدید شده
آبدار کوتاه شده
4. آلودگی Cryopump آلوده تمدید شده

زمان خنک شدن تحت تأثیر روش بازسازی است. استفاده از N2 Purge یا Band Heater ممکن است زمان خنک شدن را افزایش دهد و باعث افزایش دما یا شرایط خشکی شود که به سختی عایق خلاء حاصل می شود. همچنین، نشتی جزئی ممکن است باعث طولانی شدن زمان خنک شدن یا خرابی خنک‌دون شود. (مخصوصاً به دلیل نشتی از شیر فشار شکن.) زمان خنک‌کردن ممکن است 10 تا 15 درصد در 60 هرتز در مقایسه با 50 هرتز کاهش یابد. به طور کلی، زمان خنک شدن به عنوان مدت زمانی تعریف می شود که دمای کرایوپنل 15K به 20K یا کمتر کاهش یابد. برای جزئیات به جدول 2 مراجعه کنید.
2.Pumping Speed ​​مشخصه
2-1. سرعت پمپاژ برای آب

معمولاً فرض بر این است که احتمال تراکم آب در سطح کرایو تقریباً است. یک، به شرطی که دمای سطح کرایو زیر 150K باشد. در عملکرد عادی، دمای محافظ و بافل 80K زیر 130K (در استفاده معمولی 80K یا کمتر) است. بنابراین سرعت پمپاژ آب معادل سرعت پمپاژ ایده آل پمپ سرمایی است که قطر محافظ 80K دارد. سرعت پمپاژ ایده آل (ها) در واحد سطح برای وزن مولکولی M به صورت زیر بدست می آید:
s=62.5／M 1/2 ( L/s/cm2 ) (20℃)
وزن مولکولی آب M 18 است، بنابراین سرعت پمپاژ ایده آل 14.7 (L/s~cm 2 ) است.
سرعت پمپاژ آب (S) با Ｓ＝ｓ・Ａ（Ｌ／ｓ） داده می شود، مشروط بر اینکه مساحت ورودی سپر 80K A (cm2 . ) باشد برای پمپ کرایوپمپ 8 اینچی، مساحت ورودی محافظ 80K تقریباً است. 275 سانتی متر مربع ، بنابراین، سرعت پمپاژ آب 4000 لیتر در ثانیه است. همین محاسبه برای گازهای متراکم شده و پمپ شده روی بافل 80K مانند CO 2 و NH 4 و غیره در دسترس است.
سرعت پمپاژ CRYO-U8H برای آب 4000 لیتر در ثانیه است. از آنجایی که وزن مولکولی CO 2 44 است، سرعت پمپاژ CRYO-U8H برای CO 2 به صورت زیر بدست می آید:
ＳＣＯ ２ ＝ＳＨ ２ Ｏ× (１８/４４)１ /

همانطور که می بینید، احتمال جذب (ضریب چسبندگی) آرایه متراکم برای گازهای قابل تراکم یک است، مشروط بر اینکه دمای سطح کرایو زیر 20K باشد. همچنین سرعت پمپاژ کرایوپمپ در ناحیه جریان مولکولی ثابت است زیرا رسانایی از ورودی به کرایوپنل در ناحیه جریان مولکولی ثابت است.
مقادیر سرعت ارائه شده در بروشورها سرعت پمپاژ نیتروژن در ناحیه جریان مولکولی است. سرعت پمپاژ گازهای قابل تراکم با وزن مولکولی M غیر از نیتروژن را می توان با معادلات زیر محاسبه کرد.
ＳＭ＝ＳＮ ２ ×（２８/Ｍ） ２/１ （Ｌ/ｓ））.

جدول 2. سرعت پمپاژ انواع انجماد برای نیتروژن (مقدار بروشور)
قطر مدل سرعت پمپاژ (L/s)
6 U6H 2100
8 U8H,U8H -U,U8HSP 4000
10 U10PU 6900
12 U12H,U12H -K2,U12HSP 9500
16 U16، U16P 16000
20 U20P 29000
22 U22H 39000
30 U30H 70000

ویژگی پمپاژ آرگون و نیتروژن (گاز قابل تراکم)

گروهی از گازها مانند N 2 、Ar、CO、O 2 و گازهای دیگر با وزن مولکولی مشابه متراکم شده و در 20K یا کمتر پمپ می شوند، بنابراین بر روی بافل و محافظ 80K متراکم نمی شوند. به طور کلی دمای حدی که گازها را می توان با تراکم پمپ کرد 20K است. دمای آرایه متراکم زمانی که احتمال تراکم گازها در دمای 300K کمتر از یک می شود عبارت است از:
N2: تقریبا 23 هزار
Ar: تقریبا 27 هزار
همچنین دمای زمانی که انجماد قابلیت پمپاژ خود را از دست می دهد عبارت است از:
N2: تقریبا 27 هزار
Ar: تقریبا 29 هزار
همانطور که می بینید، احتمال جذب (ضریب چسبندگی) آرایه متراکم برای گازهای قابل تراکم یک است، مشروط بر اینکه دمای سطح کرایو زیر 20K باشد. همچنین سرعت پمپاژ کرایوپمپ در ناحیه جریان مولکولی ثابت است زیرا رسانایی از ورودی به کرایوپنل در ناحیه جریان مولکولی ثابت است.
مقادیر سرعت ارائه شده در بروشورها سرعت پمپاژ نیتروژن در ناحیه جریان مولکولی است. سرعت پمپاژ گازهای قابل تراکم با وزن مولکولی M غیر از نیتروژن را می توان با معادلات زیر محاسبه کرد.
SM=SN 2 ×(28／M) 1/2 （L/s）・・・・・・・(1)
SN 2 : سرعت پمپاژ برای نیتروژن (L/s)

به عنوان مثال، سرعت پمپاژ CRYO-U8H برای آرگون است (جدول 2 را ببینید):
SN 2 ＝1700（L/s）و همچنین وزن مولکولی آرگون 40 است، بنابراین، محاسبه به این صورت است:
Sar=1700X(28/40) 1/2 =1400L/s

howto_cryo5.png
شکل 1. سرعت پمپاژ CRYO-U برای نیتروژن

مدل سرعت پمپاژ (L/s) (L/s)
U6H 750
U8H /U8H-U/U8HSP 1700
U10P 2300
U12H 4000
U12HSP 4100
U16 / U16P 5000
U20P 10000
U22H 17000
U30H 28000

هنگامی که جریان گاز از جریان مولکولی به جریان میانی (جریان گذار) تغییر می کند، سرعت پمپاژ افزایش می یابد زیرا رسانایی متناسب با فشار افزایش می یابد. با این حال، از آنجایی که گرمای ورودی با افزایش فشار افزایش می‌یابد، زمانی که بار حرارتی از ظرفیت سردخانه تبرید فراتر رود، انجماد به حداکثر توانایی پمپاژ خود می‌رسد. ULVAC CRYOGENICS نرخ جریان را زمانی که کرایوپنل با بار حرارتی به عنوان حداکثر توان به 20K می رسد، تعریف می کند. (نقطه ای که در شکل 2 با “○” مشخص شده است.) حداکثر توان ممکن است با ظرفیت تبرید زیاد افزایش یابد، اما ممکن است گرادیان دما را در آن ایجاد کند. جهت ضخامت از آنجایی که رسانایی حرارتی برای آرایه سرمایی حتی با ظرفیت تبرید زیاد محدود است. اگر دمای آرایه چگالش بیش از حد از حد خود زیاد شود، گازها متراکم نمی شوند و سپس ظرفیت پمپاژ صفر می شود. یعنی محدودیت فیزیکی پمپاژ.

2-3. سرعت پمپاژ هیدروژن، هلیوم و نئون (گاز غیر قابل تراکم)

گروه بعدی گازها مانند هیدروژن، هلیوم و نئون در 20K متراکم نمی شوند و به طور موثر توسط سطح فلز پمپ نمی شوند زیرا فشار بخار تعادلی برای جذب انجماد بسیار بالا خواهد بود. این گازها را نمی توان از طریق تراکم پمپ کرد، بنابراین جاذب خنک شده زیر 20K برای جذب این گازها ارائه می شود. با افزایش پوشش سطح، سرعت پمپاژ کاهش می یابد. هنگامی که سرعت پمپاژ به 80٪ مقدار شروع آن کاهش می یابد، مقدار کل گازهای پمپ شده به عنوان ظرفیت پمپاژ تعریف می شود. (به زیر مراجعه کنید.) سرعت پمپاژ گازهای غیر قابل تراکم به موارد زیر بستگی دارد:
(2) احتمال جذب عوامل تحت تأثیر جاذب در زیر.
①ویژگی ها، روش نصب و پیکربندی جاذب
②دما و مقدار جاذب
③ نرخ گاز زدایی
④انواع و مقدار گازهایی که قبلا جذب شده اند
⑤ نرخ جریان و دمای گازها
(2) نرخ رسیدن گاز از ورودی به جاذب (رسانایی)
به طور معمول سرعت پمپاژ مطابق با نتایج آزمایش تعیین می شود. سرعت پمپاژ گازهای با مقدار جذب زیاد مانند هیدروژن و نئون در ناحیه جریان مولکولی ثابت است. با افزایش نرخ جریان گاز، دمای کرایوپنل افزایش می‌یابد و نرخ جریان در 20K به عنوان حداکثر توان عملیاتی تعریف می‌شود. برای گازهای غیر قابل تراکم، پمپاژ در حداکثر توان یا اطراف ممکن است برای مدت کوتاهی انجام شود، زیرا با افزایش مقدار گازهای غیر قابل تراکم جذب شده به جاذب، احتمال جذب در زمان کوتاهی کاهش می یابد. در صورت پمپاژ هیدروژن با دبی بالا، برای حفظ ظرفیت پمپاژ هیدروژن، توصیه می‌شود که به‌جای مداوم، متناوب کار کنید.
هیدروژن، یکی از گازهای غیر قابل تراکم، نه تنها جزئی از گاز خروجی است، بلکه برای کاربرد نیز حیاتی است، بنابراین مشخصات به تفصیل تعیین می شود. داده های کمی برای نئون وجود دارد زیرا به طور معمول استفاده نمی شود. همچنین، برای هلیوم که به سختی جذب می شود، توصیه نمی شود که آنها را با جذب انجمادی پمپاژ کنید، زیرا می توان آنها را حدود 1٪ تا 0.1٪ هیدروژن پمپ کرد.

مدل پمپ کرایوژنیک

کریو -U سرعت پمپاژ
(L/s) حداکثر توان عملیاتی
(Pa・L/s) ظرفیت پمپاژ
(رفیق)
-U6H 1100 1.1×10 2 3.1×10 5
-U8H 2700 2.4×10 2 1.0×10 6
-U8HSP 3200 2.4×10 2 1.0×10 6
-U10PU 3600 1.5×10 2 6.7×10 5
-U12H 6000 4.1×10 2 9.8×10 5
-U12HSP 6000 4.1×10 2 1.6×10 6
-U16 10000 4.1×10 2 2.4×10 6
-U16P 10000 4.5×10 2 2.4×10 6
-U20P 18000 5.0×10 2 4.6×10 6
-U22H 25000 1.3×10 3 8.5×10 6
-U30H 43000 7.4×10 2 1.5×10 7

جدول 4. عملکرد پمپاژ CRYO-U برای هیدروژن

howto_cryo6.png
شکل 2. سرعت پمپاژ CRYO-U برای هیدروژن

3. ظرفیت پمپاژ Cryopumps

از آنجایی که یک کرایوپمپ دارای یک پورت اگزوز با عملکرد مداوم نیست، مقدار پمپاژ محدودی دارد. که به آن ظرفیت پمپاژ می گویند. هنگامی که یک کرایوپمپ اشباع می شود، نیاز به بازسازی دارد زیرا کاهش عملکرد مانند افزایش فشار نهایی و کاهش سرعت پمپاژ رخ می دهد. تفاوت زیادی بین ظرفیت پمپاژ کرایوپمپ بین گازهای غیر قابل تراکم و گازهای متراکم وجود دارد. به عنوان مثال، ظرفیت پمپاژ هیدروژن حدود 1 درصد از ظرفیت نیتروژن و آرگون است.
3-1. ظرفیت پمپاژ برای گازهای قابل چگالش

گازهایی که توسط تراکم پمپ می شوند عبارتند از ①گازهای پمپ شده در محافظ و بافل 80K (عمدتا H2O) و ②گازهایی که در کرایوپنل 15K پمپ می شوند (نیتروژن، آرگون، اکسیژن و غیره).

(1) ظرفیت پمپاژ آب

سرعت پمپاژ گازهای متراکم شده یا جذب شده در کرایوپنل 15K کاهش می یابد زیرا رسوب یخ زدگی آب انباشته شده رسانایی آنها را با باریکتر کردن مسیرهای گاز در پمپ کاهش می دهد. هنگامی که سرعت پمپاژ به طور قابل توجهی کاهش می یابد، بازسازی مورد نیاز است. هیچ تعریف روشنی از سرعت پمپاژ آب وجود ندارد، اما فرض بر این است که آب پمپ شده قبل از بازسازی، ظرفیت پمپاژ آب است. برای ظرفیت پمپاژ آب به جدول زیر مراجعه کنید. (توجه داشته باشید که واحد بر حسب گرم است).)

مدل ظرفیت پمپاژ (1)
-U6H کرایو 40
کرایو -U8H ,U8H-U 90
-U10PU کریو 170
-U12H کرایو 260
کریو -U16 ،U16P 500
-U20P کرایو 1000
-U22H کرایو 1400

جدول 5. ظرفیت پمپاژ آب (به عنوان اندازه گیری)

(1) موادی که در طول پردازش آب زیادی آزاد می کنند

پلاستیک
شیشه
سرامیک

(2) احتیاط برای بازسازی در اتمسفر با آب زیاد است

هنگام گرم شدن یخ را کاملا ذوب کنید.
هنگام پمپاژ خشن آب را منجمد نکنید.
آب را از داخل کرایوپمپ کاملاً خارج کنید.
عملکرد پمپ دوار را تأیید کنید. (از امولسیون کردن روغن خودداری کنید).

(2) ظرفیت پمپاژ برای آرگون

در فرآیند کندوپاش، مشکلی در مورد ظرفیت پمپاژ آرگون متراکم شده در کرایوپنل 15K وجود دارد. اگر یخ زدگی آرگون انباشته شده در سطح خارجی کرایوپنل 15K ضخیم شود، ممکن است به 80K بافل و محافظ برسد که هر دو قسمت با دمای بالا در مقایسه با کرایوپنل 15K هستند. علاوه بر این، احتمال پمپاژ ناکافی برای آرگون وجود دارد زیرا دمای یخ زدگی آرگون به 80K بافل رسیده و سپر ممکن است برای متراکم کردن آرگون بیش از آن زیاد شود. مقدار آرگونی که قبلاً تا آن زمان پمپ می شود، ظرفیت پمپاژ آرگون نامیده می شود. ظرفیت پمپاژ آرگون به عنوان مقدار آرگون پمپ شده قبلی در زمانی که ورود آرگون متوقف شده است تعریف می شود و فشار بعد از 5 دقیقه با بسته شدن شیر اصلی به کمتر از 1.3×10 -4 Pa نمی رسد. حتی اگر ورود آرگون متوقف شود، اگر ظرفیت پمپاژ آرگون به ظرفیت خود برسد، توانایی پمپاژ از بین می رود. شکل 3 افزایش فشار CRYO-U12HSP را نشان می دهد. در این شکل، آرگون به طور مداوم در 200SCCM وارد شده و سپس فشار 5 دقیقه پس از توقف ورود آرگون ثبت شده است. همانطور که در شکل مشاهده می کنید، افزایش فشار در 4.3X10 به طور قابل توجهی بدتر می شود 8 Pa･L، و بنابراین فرض می شود که ظرفیت پمپاژ 4.3X10 8 Pa･L است. ظرفیت پمپاژ انجماد مختلف برای آرگون نیز در جدول 6 نشان داده شده است.

شکل 3. افزایش فشار CRYO-U®12HSP (مثال)
howto_cryo7.png

ModelCRYO- ظرفیت پمپاژ (Pa・L)
-U6H 5.6×10 7
-U8H,U8H-U 1.0×10 8
-U8HSP 2.5×10 8
-U10PU 1.0×10 8
-U12H 2.1×10 8
-U12HSP 4.3×10 8
– U16، U16P 4.3×10 8
-U20P 5.8×10 8
-U22H 8.1×10 8
-U30H 7.8×10 8

3-2. ظرفیت پمپاژ گازهای غیر قابل تراکم

گازهای غیر قابل تراکم مانند هیدروژن، هلیوم و نئون توسط مواد متخلخل متصل به سطح داخلی کرایوپنل 15K پمپ می شوند زیرا در 10K متراکم نمی شوند و توسط سطح فلز پمپ نمی شوند. بنابراین، نه تنها ظرفیت به کسری از یک تک لایه محدود می شود، بلکه با افزایش پوشش سطح، سرعت پمپاژ کاهش می یابد و کرایوپمپ در نهایت توانایی پمپاژ خود را از دست می دهد. هنگامی که سرعت پمپاژ هیدروژن به 80٪ از مقدار شروع آن کاهش می یابد، ULVAC CRYOGENICS مقدار هیدروژن پمپ شده را به عنوان ظرفیت پمپاژ هیدروژن تعریف کرد. جاذب باید تمیز نگه داشته شود تا توانایی جذب خود را به دست آورد. آلودگی جاذب ناشی از موارد زیر است:
① جذب گازهای قابل چگالش مانند هوا.
② جذب آب
③ جذب بخار روغن
توانایی جذب ممکن است با جذب مقدار زیادی از مواد بالا کاهش یابد. هوا و آب را می توان با بازسازی از کرایوپمپ ها خارج کرد در حالی که بخار روغن نمی تواند. اگر بخار روغن به کرایوپنل 15K جذب شود (پانل جذب)، پانل باید تعویض شود. بنابراین، برای حفظ توانایی پمپاژ هیدروژن، از جریان برگشت بخار روغن به پمپ سرمایشی خودداری کنید.
شکل 6-5 سرعت پمپاژ هیدروژن و مقدار هیدروژن پمپ شده را نشان می دهد. در این شکل “S” نشان دهنده سرعت پمپاژ و “C” نشان دهنده ظرفیت پمپاژ است. برای سرعت پمپاژ و ظرفیت هیدروژن پمپ های سرمای مختلف به جدول 6-4 مراجعه کنید.

شکل 4. سرعت پمپاژ و ظرفیت پمپاژ هیدروژن
howto_cryo8.png

4. بار حرارتی و حداکثر توان عملیاتی

بار حرارتی به پمپ‌های سرمایی نه تنها با تابش گرمایی از تجهیزات، بلکه گرمای گازهایی مانند رسانایی حرارتی یا انتقال حرارت همراه با تراکم ایجاد می‌شود. آنها با معادلات زیر به دست می آیند:

howto_cryo9.png
پ ثابت بولتزمن 5.67×10 -12 W/cm2/K4
eAV ：میانگین میزان تابش
T1 :سطح دمای پایین (K)
T2 ：سطح با دمای بالا (K)
آ ：منطقه دریافت گرما (cm 2 )

howto_cryo10.png
A1：داخل A2:خارج

howto_cryo11.png
ج ：نسبت حرارتی خاص
یک 0 ：میانگین ضریب انطباق حرارتی
Ｐ ：فشار (Pa)
م :وزن مولکولی
T1 :سطح دمای پایین (K)
T2 :سطح با دمای بالا (K)
آ :منطقه دریافت گرما (cm2)

میانگین ضریب انطباق حرارتی ａ 0 （A1＜A2）

sein_05-22.gif

ضریب اسکان ａ 1 , （ 2 تقریبا）
howto_cryo12.png

howto_cryo13.png
ج گرمای جذب برای H2 ：گرمای تراکم ( ، He و Ne) (W/Pa・L/s)
تی سی : سطح دما (K)
Tg :دمای گاز (K)
اس ：سرعت پمپاژ Cryopump (L/s) SP：(Pa・L/ｓ)
پ :فشار (تور)
Cp ：میانگین گرمای ویژه گاز (W/(Pa・L/s)/K)

بار حرارتی به مرحله 1 هد سرد از گرمای تابش و رسانش حرارتی گازها است، اما عمدتاً از گرمای تابشی در مصارف معمولی به جز برای عملکرد مداوم در همان سطح 1-10 Pa . بار حرارتی تا مرحله 2 هد سرد از حرارت تراکم گاز و حداکثر توان عملیاتی بستگی به آن دارد. حداکثر توان عملیاتی ممکن است با افزایش بار حرارتی به مرحله 1 کاهش یابد زیرا بار حرارتی به مرحله 1 بر ظرفیت تبرید مرحله 2 تأثیر می گذارد.
بنابراین در صورت وارد شدن مقدار زیادی گاز به داخل یک انجماد، برای جلوگیری از گرمای تشعشع و همچنین کاهش بار حرارتی، آن را تمیز نگه دارید. به طور کلی، یک کرایوپمپ بزرگ به یخچال هایی با ظرفیت تبرید با کارایی بالا نیاز دارد، زیرا بار حرارتی وارد شده از یک ورودی بزرگ، سنگین است.

حداکثر توان پمپ سرمایشی به عنوان نرخ جریان تعریف می شود که دمای کرایوپنل تحت گرمای معمولی تابش 20K شود. در مورد پمپ های سرمایی که دارای ورودی های یکسان هستند، با افزایش ظرفیت تبرید یا افزایش سرعت پمپاژ، حداکثر توان عملیاتی افزایش می یابد. به عنوان مثال، حداکثر توان عملیاتی برای CRYO-U16P با R50 (سر سرد) بزرگتر از CRYO-U16 با R20 (سر سرد) است زیرا ظرفیت تبرید R50 از R20 بزرگتر است.
حداکثر فشار کاری پمپ کرایوپمپ Pmax توسط:
Pmax = Qmax ÷ Smax
Qmax: حداکثر توان عملیاتی Smax: سرعت پمپاژ
Pmax برای آرگون در 10-1 Pa، جریان متوسط ​​است.
حداکثر توان برای پمپ های سرمای مختلف در جدول نشان داده شده است.

حداکثر توان خروجی Cryopump پمپ کرایوژنیک

آرگون
(Pa・L/s) هیدروژن
(Pa・L/s)
-U6H کرایو 1.1×10 3 1.1×10 2
کرایو -U8H ،U8H-U،U8HSP 1.2×10 3 2.4×10 2
-U10PU کریو 8.0×10 2 1.5×10 2
کرایو -U12H ,U12HSP 2.0×10 3 4.1×10 2
-U16 کریو 1.4×10 3 4.1×10 2
-U16P کرایو 1.6×10 3 4.5×10 2
-U20P کرایو 1.1×10 3 5.0×10 2
-U22H کرایو 4.1×10 3 1.3×10 3
-U30H کرایو 2.7×10 3 7.4×10 2

5. متقاطع

متقاطع به عنوان فشار داخل محفظه خلاء (فشار خشن) در هنگام تغییر از پمپاژ خشن به پمپاژ سرد با باز کردن شیر اصلی تعریف می شود. حداکثر فشار مجاز خشن، حداکثر فشار مجاز متقاطع نامیده می شود. کرایوپمپ ها با بازکردن دریچه اصلی کار پمپاژ را آغاز می کنند و پس از پمپاژ مقدار معینی از گازها باید با گرم شدن و تخلیه گازهای پمپ شده دوباره تولید شوند. حداکثر فشار مجاز متقاطع توسط:

حداکثر مقدار گازی که می توان پمپ کرد باید یک مقدار حد تخلیه برای پمپ های سرمایی باشد تا توانایی پمپاژ را بازیابی کند (به طور کلی دمای کرایوپنل بیش از 20K است). با این حال، به دلایل ایمنی، حداکثر فشار مجاز واقعی کرایوسور نیمی از مقدار داده شده در محاسبه بالا است. علاوه بر این، اگر اقدامات ایمنی بیشتری را انجام دهید، حداکثر فشار مجاز متقاطع باید قبل از اینکه دمای کرایوپنل از 20K تجاوز کند، در داخل مقدار باشد. حداکثر مقدار گاز قابل پمپاژ بسته به بار حرارتی به انجماد و میزان گازهای متراکم شده در داخل انجماد بستگی دارد.

از جدول 6-8 به عنوان اندازه گیری حداکثر مقدار گاز پمپ شده برای هوا استفاده کنید.
به عنوان مثال، در مورد U8H، حداکثر فشار مجاز متقاطع (Pmax) برای یک محفظه خلاء 100 لیتری است:
Pmax ≦133000Pa・L/100L＝1330Pa
بنابراین، فشار خشن زیر 1330Pa است. به دلایل ایمنی، باید 665Pa باشد.
برای اقدامات ایمنی بیشتر (که از 20K تجاوز نکنید)، مقدار ستون سمت راست را بگیرید، سپس:
P＝ 20000/100 ＝200Pa
در صورت وجود حجم زیاد محفظه و فشار زبر 40 Pa یا کمتر، اقدامات خاصی مانند جلوگیری از برگشت روغن، استفاده از پمپ‌های سرمایشی بزرگ و استفاده از پمپ‌های سرمایشی اضافی برای حفظ فشار زبر در 40Pa یا بیشتر انجام دهید.

VEM-IE5-Energy-Efficiency

6. فشار نهایی پمپ کرایوژنیک

هنگامی که هیچ گاز ورودی به انجماد وجود ندارد، فشار نهایی برای گازهای قابل تراکم با فشار بخار و ضریب تراکم (به طور فرضی 1 در اینجا) برای هر گاز به صورت زیر داده می شود:

Pg=Ps(Tg/Ts)1/2
Ts ：دمای کرایوسرفیس 10 تا 20K
ص ：فشار بخار در دما (Ts) (میانگین فشار جذب برای H2 ) ( Pa)
Tg :دمای گاز ~300K

شکل 6-6 فشار نهایی نیتروژن را در 10 تا 20K نشان می دهد. در این شکل نیتروژن انتخاب شده است زیرا فشار بخار نیتروژن دارای بیشترین فشار بخار در بین گازهای قابل تراکم است. به طور کلی، دمای کرایوپنل بدون بار حرارتی به 10 تا 12 کلوین کاهش می یابد. بنابراین، ما می توانیم فشار تعادل جذب (Pa) را از نقطه نظر عملی نادیده بگیریم زیرا فشار ناشی از فشار بخار زیر 20-21Pa است. فشار نهایی برای هیدروژن، گاز غیر قابل تراکم، بسته به فشار متوسط ​​جذب است. همانطور که در شکل 6-7 مشاهده می کنید، زغال فعال متصل به پمپ های سرمایشی قابلیت جذب بالایی برای هیدروژن دارد. علاوه بر این، ممکن است فشار جذب متوسط ​​(Pa) برای هیدروژن را نادیده بگیرید زیرا مقدار هیدروژن پمپ شده در اتمسفر خلاء فوق العاده بالا بسیار کم است.
به عنوان مثال، هنگام کار با U8H (SH 2 O = 2700 L/s) در 1.3X10 -8 Pa به مدت یک ماه، مقدار هیدروژن جذب شده: Q=1.3×10 -8 x2700x30x24x3600=91Pa･L
بنابراین فشار نهایی کرایوپمپ با تعادل با مقدار گازهای ورودی و سرعت پمپاژ کرایوپمپ ها تعیین می شود. به طور کلی، فشار نهایی با بسته شدن کرایوپمپ توسط یک فلنج خالی اندازه گیری می شود تا مقدار گاز ورودی به حداقل برسد. علاوه بر این، فشار نهایی با توجه به مشخصات (برای استفاده معمولی و استفاده از خلاء فوق العاده بالا)، فشار خشن و عملکرد با یا بدون پخت متفاوت است. هنگام پمپاژ خشن به 40Pa با آب بندی استاندارد O-ring و بدون پخت، فشار نهایی پس از حدودا. 12 ساعت خواهد بود (1~4)X10 -6 Pa. شکل 6-7 نتیجه آزمایش ترکیبات گاز باقیمانده را پس از پخت و بدون پخت نشان می دهد. همچنین جدول 6-9 تخمین فشار نهایی را برای یک کرایوپمپ نشان می دهد. پس از پخت کامل، کرایوپمپ ها می توانند به فضای خلاء فوق العاده بالا در حدود 10-10 Pa با مشخصات خلاء فوق العاده بالا دست پیدا کنند. فشار نهایی سیستم به گاز خروجی از سیستم بستگی دارد. (P=Q/S)

ایزوترم جذب ذغال فعال برای H2

فشار نهایی Cryopump (تخمین)
تایپ کنید فشار زبر (Pa) پخت فشار نهایی (Pa)
استاندارد 40
40 هیچ یک
(100 × 150 ℃) × (3 تا 10 ساعت) (1 تا 4) × 10 -6
(1 تا 4) × 10 -7
خیلی زیاد 10 -2 × 10 -3
10 -2 × 10 -4
10 -2 × 10 -3 هیچ یک
(200 × 220 ℃) ​​× (3 تا 8 ساعت)
(200 ~ 220 ℃) ​​× حدود 20 ساعت 10 -8
10 -9
10 -10

اصل کارکرد یخچال پمپ کرایوژنیک

1. اصل تبرید

2. چرخه تبرید برای Cryopumps
دو نوع چرخه تبرید برای عملکرد پمپ های سرمایی رایج است: چرخه گیفورد-مک ماهون (چرخه GM) و چرخه اصلاح شده-Solvay (چرخه M-Solvay). چرخه GM عملکرد قابل اطمینان تری را تضمین می کند، بنابراین برای چرخه تبرید Cryopumps بسیار محبوب می شود. ULVAC CRYOGENICS از یخچال سیکل GM برای پمپ های سرمای CRYO-U استفاده می کند.

چرخه 2-1.GM(Gifford-McMahon).
چرخه GM توسط Gifford در اواخر دهه 1950 توسعه یافت. جابجایی در این سیکل تبرید معمولاً به صورت مکانیکی یا پنوماتیک رانده می شود. سیکل GM یک سیکل تبرید بسیار کارآمد و قابل اعتماد است که با سرعت کم کار می کند و کمی به آب بندی مورد استفاده در داخل یخچال آسیب می رساند.

در این راهنما، چرخه تبرید مکانیکی مورد استفاده در CRYO-U® Cryopumps توضیح داده خواهد شد.

A جابجایی ابتدا در پایین سیلندر قرار می گیرد، شیر فشار پایین بسته می شود و شیر فشار قوی باز می شود.

(الف) هلیوم فشرده به داخل سیلندر وارد می شود.

B فشار داخل سیلندر افزایش می یابد.

(ب) جابجایی به سمت بالا حرکت می کند. گاز خنک شده فضای زیر پیستون را پر می کند.

C قسمت دمای پایین به حداکثر حجم می رسد. دریچه فشار بالا بسته می شود و دریچه فشار کم اگزوز باز می شود.

(ج) هلیوم فشرده از طریق احیا کننده به قسمت پایینی سیلندر عبور می کند. هلیوم در حین عبور از احیا کننده سرد می شود زیرا منبسط می شود.

D قسمت دمای پایین به کمترین فشار می رسد

(د) جابجایی به سمت پایین حرکت می کند و هلیوم منبسط شده توسط کمپرسور از طریق شیر فشار کم باز پمپ می شود.

A در نهایت شیر ​​فشار پایین بسته می شود و چرخه تکرار می شود.

همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، نمودار PV ایده آل چرخه GM یک الگوی مربعی را نشان می دهد. ظرفیت تبرید ایده آل (Q ایده آل) با معادله زیر به دست می آید که در آن دوره یک چرخه در t ثانیه گرفته می شود، Q ایده آل ＝ Ｗ/ｔ

یخچال واقعی دارای ساختار دو مرحله ای برای رسیدن به دمای بسیار پایین زیر 15K است. همچنین برای کرایوپمپ ها معمولاً احیا کننده برای ساده سازی در داخل جابجایی قرار می گیرد. یخچال دو مرحله ای برای کاهش بار به مهر و موم 1 و 2 با فشار دیفرانسیل طراحی شده است تا عملکرد طولانی مدت و بسیار مطمئن را انجام دهد.