9–MA’ruza. Oqimli kriogan nasoslar

9–MA’RUZA. OQIMLI KRIOGAN NASOSLAR
Ёғ буғида ишлайдиган диффузион насослар юқори вакуум ҳосил қилишнинг энг кенг тарқалган воситасидир. Бу уларнинг конструкцияларининг соддалиги ва ишлашдаги ишончлилиги билан боғлиқ. Бироқ, уларда конструкторлар хали ҳам бартараф эта олмаган бир қатор жиддий камчиликларга эга. Улардан асосийлари ишлайдиган суюқлик буғларининг насосдан сўриладиган объектга ўтииши, вакуум омилининг паст қиймати, вертикал йўналишга бўлган эхтиёж.
Ишлайдиган суюқлик буғларининг вакуум тизимига кириб қолишидан химоя қилиш учун мўлжалланган насосларда совутилган ушлагич ва бурчакли туташтирувчи қувурлардан фойдаланиш уларнинг таъсир тезлигини 75-80% га пасайишига олиб келади.
Шунга қарамай, барча газларни истисносиз сўриб чиқариб юбориш қобилияти ва ҳаракатланувчи қисмларнинг йўқлиги каби мухим афзалликлар конструкторларни буғ насосиси принципидан воз кечмасдан, газ сўриш жараёнини амалга оширишнинг янги усулларини излашга ундади.
Ушбу изланиш натижалари паст ҳароратли реактив насослар ёки "совуқ" диффузион насослар бўлиб, уларнинг принципи ёғ буғи ёки симоб буғи вакуум насослари билан бир хил. Фарқи шундаки, паст ҳароратли реактив насосларда совутилган деворларда ишлайдиган газ ёки буғ суюқ фазага эмас, балки қаттиқ фазага ўтади. Бу шундай насосни ҳар қандай холатда тўғридан-тўғри сўриладиган объектга улашга ва шу билан унинг ишлаш кўрсаткичларидан тўлиқ фойдаланишга имкон беради. Бундан ташқари, деярли ҳар қандай газ ёки буғ ишчи суюқлик сифатида паст ҳароратли реактив насосда ишлатилиши мумкин, бу эса газнинг чиқарилаётган хажмдаги таркибини бошқаришга имкон беради.
Паст ҳароратли реактив насоснинг ишлаш принципини аниқроқ тушунтириш учун унинг тузилишини кўрайлик(9.1-расм).

9.1. расм: Совуқ диффузион насосрирг тузилиши:

1 - насос объекти; 2 - насосни объектга улаш учун тармоқ трубкаси; 3 - криоагент кириши; 4 - совутилган насос корпуси; 5 - криоагент буғларининг чиқиши;
6 - ёрдамчи насосни улаш учун тармоқ трубкаси; 7 - ёрдамчи насос; 8 – “кўйлак”; 9 - изоляция; 10 - баллон; 11 – сопло.

Цилиндрсимон насос корпуси 4 “кўйлаг”и ичига қуйилган криоагент 8 томонидан паст ҳароратгача совутилади . Ишчи газининг оқими насос камерасига 11, киритилади, бу криоагент ҳароратида тўйинган буғ босими оқимдагидан паст бўлади.Оқим сўришни бошлайди,яъни ишчи газ насос корпусининг деворларида музлаб қолади ва оқимга қўшилиб қолган газ, оқим билан бирга олиб кетилади хамда ёрдамчи насос 7 томонидан чиқариб ташланади. Кириш босимининг қийматига қараб сўриш диффузион насос режимида ёки эжекторнинг сўриш режимида амалга оширилади. Агар босим етарлича паст бўлса ва ишлайдиган газ оқимининг эркин кенгайиши юзага келса, насоснинг сўриш жараёни амалга ошиши учун, сўриладиган газни оқимдаги парциал (қисман) босими сўриладиган хажмдаги босимдан кам бўлиши керак. Кейинчалик, диффузия туфайли, газ сўриладиган хажмдан оқимга киради ва оқим томонидан олиб кетилади. Бундай холда, ишлайдиган газнинг соплодан чиқарилишидаги босими сўриладиган газнинг насосга киришидаги босимидан ўнлаб марта каттароқ бўлиши мумкин ва сўриш жараёни диффузион насоснинг ишлаш режимига тўьри келади.

Бунинг фарқли ўлароқ, газнинг зичлиги нисбатан юқори бўлса ва ишчи газнинг оқими зичлик сакрашлари билан чекланган бўлса, сўриш жараёни фақат соплодан чиқадиган жойидаги умумий босим (ишчи газнинг босими ва сўриладиган газнинг қисман босими) насоснинг кириш қисмидаги сўриладиган газнинг босимидан кам бўлганда бошланади. Шундай қилиб, фақат ишлайдиган газ оқимининг хаддан ташқари кенгайиши шунчалик кучли бўладики, унинг ичидаги босим вакуумланаётган хажмдаги босимдан пастроқ бўлади ва газнинг сўрилиши юз беради. Худди шу сўрилиш жараёни насоснинг эжектор режимида ишлашига тўғри келади.
Паст ҳароратли буғ оқимли насосларни яратиш ғояси ўтган асрнинг ўрталарида бошланган, аммо хозирга қадар ушбу масалага бағишланган ишлар асосан тадқиқот характерига эга ва ушбу турдаги самарали насосларни яратиш усуллари тўғрисида хали ҳам аниқ фикрлар мавжуд эмас. Бу уларни хисоблашнинг қийинлиги билан ҳамда паст ҳароратли реактив насосларда содир бўладиган жараёнларнинг ўта мураккаблиги билан ҳам изохланади.
Масалан, паст хароратли насосларда корпус деворларига ишчи газ конденсатининг қаттиқ қатламини музлаши сабабли оқим йўлининг геометрияси доимий равишда ўзгариб туради, бу табиий равишда насос хусусиятларига таъсир қилади ва насос харакати давомийлигини пасайтиради. Конденсатни механик равишда олиб ташлаш конструкцияни сезиларли даражада мураккаблаштиради ва деярли ўзини оқламайди. Шуни хам ёдда тутиш керакки, конденсат қатламининг ўсиши билан конденсат юзасининг харорати кўтарилади. Бу конденсатнинг сезиларли иссиқлик қаршилигига боғлиқ. Бундан ташқари, қаршилик доимий эмас ва нафақат қатлам қалинлигига, балки музлаш интенсивлигига, совутилган сирт харорати ва бошқа кўплаб омилларга боғлиқ. Конденсацияланган ишчи газнинг доимий равишда янгиланиб турадиган қатламлари билан газ молекулаларини сорбцион таъсири насос хусусиятларига маълум даражада ўзгартириб юборади.