Файл: Вакуумные прокатные станы..pdf

Зная ХР и длину свободного пути X при комнатной темпера­ туре и давлении в 1 мм рт. ст., можно определить X для любого давления. Например, для воздуха

Свойства газа зависят от соотношения числа взаимных ударов молекул и ударов о стенки сосуда. В практике вместо этого сравни­ вают между собой среднюю длину свободного пути X и внутрен­ ний линейный размер d сосуда, камеры, вакуумпровода и т. п. Состояние газа, когда X > d, принято называть высоким ваку­ умом; X <^ d — низким вакуумом; X я» d — средним вакуумом. Таким образом, вакуум — понятие относительное, зависящее от соотношения X и d.

Течение газов в трубопроводах

Режимы течения газов. В вакуумпроводах газ течет вследствие создаваемого перепада давлений у его концов. Однако характер движения молекул газа различен и зависит от режима течения, который может быть турбулентным, ламинарным или вязкостным

имолекулярным.

Показателем режима потока является критерий Рейнольдса

>2-105 D.

Ввакуумных системах турбулентный поток возможен в на­ чальный момент работы установок, когда откачиваются большие массы воздуха с большой скоростью. В дальнейшем режим тече­ ния меняется.

20

При ламинарном течении отдельные слои протекающей среды имеют различные скорости и скользят один по другому. Лами­ нарное течение характеризуется всеми значениями Q < 2 - 1 0 5 D .

При достаточно низком давлении молекулы летят прямоли­ нейно, независимо одна от другой, имеют меньшее число взаим­ ных столкновений и гораздо чаще сталкиваются со стенками. Средняя длина свободного пути К становится сравнимой с диа­

,D

апри À Г5> -g молекулярный поток.

данное поперечное сечение, является при стационарном режиме

аналогии с металлическими проводниками в случае электросо­ противления) определяется как падение давления на единицу потока:

21

Следовательно,, пропускная способность есть количество газа, протекающее через данный участок при разности давлений на его концах, равной единице давления.

Пропускная способность трубопроводов при различных режимах

где D и I в см, а Рср в мкм рт. ст.

Это уравнение справедливо для случая, когда средняя длина свободного пути X щ .

На рис. 8 показана пропускная способность круглых трубо-

проводов различных диаметров в зависимости от отношения

рассчитанная для воздуха при 20° С по уравнению (16а). Значение пропускной способности для различных газов можно

гPiî

X

22

где F — площадь отверстия;

л/сек

Рис. 8. Зависимость проводимости трубопроводов от диа­ метра для различных отношений 1/D (ламинарное течение)

23

Следовательно, при Р2 < ; 0,ІРі пропускная способность диаф­ рагмы (при вязкостном режиме) не зависит от давлений и их отношения и может использоваться в качестве расчетного пока­

со стенкой трубы. Принимается преимущественно диффузионное отражение молекул от стенки так, что попавшая на стенку мо­ лекула адсорбируется на ней, после чего вылетает в другом на­ правлении.

В трубопровод попадает тем больше молекул, чем больше площадь его поперечного сечения. Количество отраженных мо­ лекул пропорционально поперечному сечению F. Доля отражен­ ных в обратную сторону молекул будет тем меньше, чем меньше поверхность трубопровода ВІ, где В — периметр, а / — длина трубопровода. Пропускная способность (в л/сек) трубопровода круглого сечения радиусом г и длиной /

(18)

Для молекулярного режима течения газа пропускная способ­ ность не зависит от среднего давления.

Для воздуха

Приведенные формулы справедливы для труб с отношением ^ > 2 0 .

На рис. 9 показана зависимость проводимости U цилиндри­ ческого трубопровода для воздуха при молекулярном течении

от диаметра для различных соотношении -^-.

При коротком трубопроводе следует учитывать влияние про­ пускной способности входного отверстия. Влияние изгибов и колен трубопроводов при молекулярном режиме течения газов учитывается специальным коэффициентом, т. е. в расчетную формулу подставляется осевая длина 10, несколько большая геометрической /:

24