冷凝捕集器(冷阱)的抽速计算公式

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    冷凝捕集器对蒸气分子的抽速类似于低温泵的抽速,是指在捕集器中的蒸气压强下,单位时间内凝结在冷却壁上的蒸气体积。设冷阱的有效冷凝表面积为A,空间蒸气的热力学温度、粒子数密度和分压强分别为T1,n1,p1;v1的平均速度是对应于T1温度下的蒸气分子的热运动平均速率。冷阱的冷凝表面的热力学温度为T2,在T2温度下蒸气的饱和蒸气压为P2,粒子数密度为n2,蒸气分子热运动平均速率为v2的平均速度。根据“碰撞频率”的概念,单位时间内碰撞冷凝表面的蒸气分子数N1
而单位时间内从冷凝表面再蒸发的分子数N2

冷阱的抽速计算公式

所以单位时间内净冷凝在冷凝表面的蒸气分子数N为

冷阱的抽速计算公式

理论上,单位时间内冷凝表面凝结的蒸气体积Sl

冷阱的抽速计算公式


式中μ是蒸气分子的摩尔质量,kg·mol-l各量皆且国际单位制。可见冷阱的抽速Sl与冷凝壁的表面积A成正比,随空间蒸气分压强p1的降低而降低,当蒸气压强和温度与冷壁温度及其饱和蒸气压相等时,冷阱的抽速Sl=0。冷阱的实际抽速还受蒸气分子凝结系数的影响,实际抽速总是小于理论抽速。
    若设空间水蒸汽和汞蒸气的温度为室温,即293K,冷阱冷凝表面的温度为液氮温度,77K,则冷阱对水蒸汽和汞蒸气的抽速分别为

SH2O=147A m3/s
SHg=44A m3/s

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