邹龙辉 徐 鹏 朱伟平 冯国超 刘辉明 龚领会

(1中国科学院理化技术研究所航天低温推进剂技术国家重点实验室 北京 100190) (2中国科学院大学 北京 100049)

吸附势理论在10 K低温吸附器设计中的应用

邹龙辉1,2徐 鹏1朱伟平1,2冯国超1,2刘辉明1龚领会1

(1中国科学院理化技术研究所航天低温推进剂技术国家重点实验室 北京 100190) (2中国科学院大学 北京 100049)

以氢气在活性炭中22 K、27 K、32 K、37 K、77.3 K、89 K温度下的吸附数据为基础，根据Polanyi吸附势理论得到了跟温度无关的吸附特征曲线，并利用特征曲线反推对应温度下的吸附等温线；发现吸附势理论对氢气在活性炭中临界温度以下温区较低压力下(小于0.01 MPa)吸附量的预测跟实验数据吻合较好；并根据吸附势理论得到了10 K下氢气在活性炭上较低压力下(小于0.01 MPa)的吸附等温线，并设计了250 W@4.5 K氦制冷机工作于10 K温度下的吸附器。

氦制冷机 活性炭 低温吸附 吸附势理论

1 引 言

氦气以其极低的沸点温度广泛应用于大型低温制冷系统中，氦低温系统运行时，氦气含有较多的杂质气体，如H2O、N2、O2、H2、Ne以及油蒸气等[1]。这些杂质在低温下容易固化，对运动部件产生点蚀破坏，冻结在换热器表面，增加热阻，最终影响系统正常运行。在低温系统中，氦气纯化通常有两类方法，一类是低温冷冻法，即利用系统温度低于杂质气体冷凝温度使杂质气体冻结而被去除；另一类则是低温吸附法，通过分子间相互作用力将杂质气体捕捉从而到达纯化效果；吸附是是一个动态过程，吸附和解析同时进行，当吸附速率和脱附速率相等时，吸附达到平衡，此时吸附剂所吸附的量为静吸附容量。……