9. Основные уравнения вакуумной техники.

Уравнения (1.35) можно объединить в одно урав­нение, связывающее быстроту откачки объекта S₀ с быстро­той действия насоса SH и пропускной способностью вакуум­провода U. Это уравнение можно вывести следующим обра­зом. Представим уравнения (1.35) в виде: 

 

Вычитая из первого уравнения второе, получим:

  откуда (1.39) или (1.40)

Поскольку уравнением вида (1.39) или (1.40) связывают­ся основные параметры вакуумной системы: быстрота откач­ки объекта, быстрота действия насоса и пропускная способ­ность вакуумпровода, это уравнение называется основным уравнением вакуумной техники. Оно позволяет правильно ориентироваться при констру­ировании и расчете вакуумных систем, о чем речь будет идти в гл. 2.

При постоянной проводимости трубопровода U , соединяющего вакуумный объем с насосом любой производительности , максимальная быстрота откачки вакуумного объема не может превышать величины U , а максимум эффективности быстроты откачки насоса реализуется при непосредственного подсоединения насоса к вакуумной камере при полном согласовании входной и выходной диафрагм.

9. Процессы изменения состояния газа в вакуумных системах.

Во время работы вакуумной системы газ в откаченном объеме расширяется, в результате чего меняется его температура. Непостоянство температуры газа сказывается на точности расчета, что необходимо учитывать, особенно при наличии в системе конденсирующихся паров. В месте с тем, при малых давлениях (меньше 10 Па) процесс расширения газа можно считать изотермическим, так как расширение происходит медленно, и газ успевает воспринимать тепло, от окружающих стенок, сохраняя свою температуру практически постоянной – примерно равной температуре стенок. При изотермических процессах справедлив закон Бойля – Мариотта. При достаточно высоких давлениях в вакуумной системе расширение газа обычно происходит столь быстро, что температура окружающих стенок не успевает сказаться на температуре газа, в таком случае процесс рассчитывается по уравнению адиабаты. Возможны промежуточные политропные процессы.

9. Критерии определения режимов течения газа в трубопроводах.

ля определения режимов течения газа существуют следующие основные критерии.

Переход от турбулентного режима течения к вязкостному

Основным является безразмерный критерий Рейнольдса:

Здесь w, ρ, μ - скорость, плотность и вязкость газа; d - диаметр трубопровода

Экспериментально установлено, что если Re > 2200 - поток турбулентный, если Re < 1200 - поток вязкостный. В области 1200 < Re < 2200 поток в трубопроводе может быть либо турбулентным, либо вязкостным в зависимости от условий на входе и выходе. Обычно принимают поток вязкостным уже при Re < 2200.

Критерий Рейнольдса может быть легко преобразован в соотношение между потоком и диаметром трубопровода:

Здесь k - постоянная Больцмана.

Отсюда для воздуха при 20° С имеем: при G > 2 ∙ 10⁵d - поток турбулентный, при G < 2 ∙ 10⁵d - поток вязкостный; здесь G - в л∙мк/сек; d - в см.