Вязкость газов в вакуумной технике

Вязкость газов в вакуумной технике . При перемещение твердого тела со скоростью за счет передачи количества движения молекулам газа возникает сила внутреннего трения В области низкого вакуума весь газ между подвижной 2 и неподвижной 1 пластинами рис 1 можно разделить на слои толщиной , где - средняя длина свободного пути . Скорость движения каждого слоя различна и линейно зависит от расстояния между поверхностями переноса

. В плоскости происходят столкновения молекул , вылетевших из плоскостей и . Причиной возникновения силы вязкостного трения является , то что движущиеся как единое целое отдельные слои газа имеют разную скорость , вследствие чего происходит перенос количества движения из одного слоя в другой . Изменение количества движения в результате оного столкновения равно . Принимая , что в среднем в отрицательном и положительном направление оси в единицу времени единицу

площади в плоскости пересекают молекул получим общее изменение количества движения в единицу времени для плоскости 1 . Сила трения по всей поверхности переноса , согласно второму закону Ньютона , определяется общим изменение количества движения в единицу времени 2 , где - площадь поверхности переноса - коэффициент динамической вязкости газа 3 Отношение называют коэффициентом кинематической вязкости

Более строгий вывод , в котором учтен закон распределения скоростей и длин свободного пути молекул , дает , что мало отличается от приближенного значения Если в 3 подставить значения зависящих от давления переменных , то . 7 Согласно полученному выражению , коэффициент динамической вязкости при низком вакууме не зависит от давления . Температурную зависимость коэффициента вязкости можно определить . если подставить в 3

и соответственно из формул 6 и в формулу 3 . Отсюда имеем 4 В соответствие с 4 зависит от , где изменяется от Ѕ при высоких температурах до при низких температурах при . Во всех случаях коэффициент динамической вязкости увеличивается при повышение температуры газа . Значения коэффициентов динамической вязкости для некоторых газов при даны в таблице . ТАБЛИЦА 1 Коэффициенты динамической вязкости Газ воздух 0.88 1.90 1.10 2.10 3.00 1.75 1.70 2.02 1.40 1.70

Для двухкомпонентной смеси коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле , где и находят из формулы . Величина в этом случае зависит от состава газовой смеси . В области высокого вакуума молекулы газа перемещаются между движущейся поверхностью и неподвижной стенкой без соударения . В этом случае силу трения можно рассчитать по уравнению 5 Знак - в формуле 5 означает , что направление силы трения противоположно направлению переносной скорости

. Сила трения в области высокого вакуума пропорциональна молекулярной концентрации или давлению газа . Уравнение 5 с учетом 6 можно преобразовать к следующему виду , 9 откуда видно , что сила трения возрастает пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры . В области среднего вакуума можно записать аппроксимирующее выражение . рассчитывая градиент переносной скорости в промежутке между поверхностями переноса по следующей формуле , где - расстояние между поверхностями

переноса . Тогда с учетом 7 сила трения в области среднего вакуума 8 . Легко заметить , что в условиях низкого вакуума при формула 8 с 2 , а в условиях высокого вакуума при с 9 . Зависимость от давления силы трения тонкой пластины площадью , движущейся в воздухе при со скоростью , при расстояние между поверхностями переноса показана на рис 2 . Вязкость газов используется для измерения давлений в области среднего и высокого вакуума , однако вязкостные

манометры не получили пока широкого применения из-за длительности регистрации давления . Гораздо шире явление вязкости используется в технологии получения вакуума . На этом принципе работают струйные эжекторные насосы , выпускаемые промышленностью для работы в области низкого вакуума . Рис 1 . Расчетная схема для определения коэффициента вязкости в газах при низком давление в вакууме . Рис 2 . Сила трения , возникающая при движении тонкой пластины в вакууме .

При Оглавление Вязкость газов в вакуумной технике . 1 ТАБЛИЦА 1 3 Рис 1 . Расчетная схема для определения коэффициента вязкости в газах при низком давление в вакууме . 5 Рис 2 . Сила трения , возникающая при движении тонкой пластины в вакууме . 6 Оглавление 7 Используемая литература 8 Используемая литература Л.Н. Розанов . Вакуумная техника . Москва Высшая школа 1990 . by

Slava KPSS . Дата создания понедельник, 20 Мая 2002 г.