Поток газа

Фактическое количество газа, проходящее через канал или насос, нельзя определить по объемному потоку, если неизвестна его плотность б. Более важной величиной является массовый поток, выражаемый в таких единицах, как грамм в секунду. Перевод объемного потока в массовый поток легко сделать с помощью хорошо известных соотношений газовых законов:

$$PV=RT; (1)$$

$$Q=V \delta,$$

где P -давление; R - газовая постоянная; Г-абсолютная температура; Q - массовый поток; δ - плотность газа.
Однако эти соотношения могут потерять свое обычное значение, когда газ будет приближаться к режиму молекулярного потока в высоковакуумных системах. Совсем непросто перевести поток газа, измеряемый в граммах в секунду, в литры в секунду для газа, не имеющего изотропного распределения скоростей (немаксвеллов газ). По этой причине при создании большинства высоковакуумных систем большая точность часто является невозможной.

Поскольку массовые потоки имеют очень низкую величину, традиционно используется термин «поток газа» вместо «массового потока». При этом делается допущение о том, что воздействием теплопередачи можно пренебречь и что газ быстро адаптируется к температуре сосуда или каналам откачки. При постоянной температуре поток газа измеряют в мм рт. ст. л/с. Поток газа просто представляется в виде произведения давления и быстроты откачки сосуда (Q = Sp) для любой данной точки (плоскости поперечного сечения).

По большей части аналитическое рассмотрение молекулярного потока, содержащееся в учебниках по вакуумной технике, связано с неконденсируемыми газами в условиях стационарного потока. Поверхностные эффекты, регулирующие нестационарный поток конденсируемых газов, оказывают незначительное воздействие на течение 02, N2 и т. д. при нормальных температурах окружающей среды, поэтому ими часто пренебрегают. (Подробное рассмотрение приводится Левиным [2].) Обычно пары с более высокой молекулярной массой вызывают много трудностей, но при комнатной температуре трудно работать также с водяным паром и даже с такими летучими веществами, как ацетон или спирт. Например, если мы попытаемся измерить быстроту откачки водяного пара высоковакуумным насосом, то обязательно должны учитывать имеющуюся площадь поверхности для испарения жидкости, тепловой поток, необходимый для испарения, температуру трубопроводов, по которым пар перемещается в насос и т. д. Даже тогда трудно разделить количество водяного пара, фактически откачиваемого насосом, и количество пара, которое адсорбируется внутри холодных впускных зон. Например, для обнаружения паров рабочей жидкости насоса в подверженной термической обработке системе может потребоваться неделя, если использовать вакуумметр (с входным трубопроводом длиной 4 см, диаметром 2 см), или две-три недели при использовании масс-спектрометра. В таких случаях термическая обработка является неизбежной.

В условиях молекулярного потока молекулы газа сталкиваются редко и поэтому перемещаются независимо друг от друга. Молекула натекающего или испаряющегося газа с равной вероятностью может перемещаться как к насосу, так и от него. Существует градиент молекулярной концентрации (числа молекул) в направлении насоса, но для конденсируемых газов даже этот параметр не является постоянным, поскольку распределение температуры может оказывать большее влияние на поток газа, чем присутствие насоса.

Часто делается допущение о том, что в высоком вакууме остаточными столкновениями между молекулами газа (или пара) можно полностью пренебрегать. Это не всегда так. Иногда остаточные столкновения могут преобладать в прохождении барьеров, например криоловушек, молекулами определенных газов. Также, в некоторых случаях, введение одного газа в систему может сказаться на условиях потока другого газа. Например, в турбомолекулярных насосах можно снизить молекулярную концентрацию гелия, если ввести определенное количество аргона в насос [3].

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.