9.1.2. Потік газу

При відкачці вакуумних систем газ переноситься через вакуумпроводи з наступним видаленням до атмосфери. Для проведення розрахунків використовують поняття газового потоку.

Кількість газу, що проходить за одиницю часу через поперечний переріз вакуумпровода, називають потоком газу в даному перерізі. При розрахунках вакуумних систем зручно виражати потік газу в одиницях pV/c. Якщо в даному місці вакуумної системи тиск газу дорівнює , а швидкість відкачки дорівнює , то величина потоку газа в цьому місці буде

[pV/c]. (9.4)

Якщо газ на впускному патрубку насоса має тиск , а швидкість його дії , то потік газу, що проходить через впускний патрубок буде дорівнювати добутку і його ще називають продуктивністю насоса за даним впускним тиском.

Потік газу через будь-який переріз нерозгалуженого вакуумпровода є сталим, якщо

. (9.5)

Рівняння (9.5) є умовою сталості газового потоку при відкачці вакуумної системи.

Будь-який процес, в якому з плином часу параметри, що його характеризують, не змінюються, тобто такі, що встановилися за часом і є сталим в будь-якій частині вакуумної системи, називається стаціонарним. Якщо ж параметри змінюються, то такий процес називають нестаціонарним.

При відкачці вакуумної системи потік газу, що проходить через вакуум провід, зазвичай є нестаціонарним, але якщо процес відкачки протікає повільно, то можна допустити, що незважаючи на змінність за часом, все-таки в будь-який момент він залишається сталим в будь-якому перерізі вакуумпроводу, тобто виконується умова (9.5). Тоді такий потік газа (або процес) називають квазістаціонарним. Як правило, у вакуумних системах при відкачці виконуються умови квазістаціонарності потоку газа через вакуумпроводи, а стаціонарний потік газа встановлюється зазвичай тільки в кінці відкачки, коли тиск як у вакуумній системі, так і на впускному патрубку насоса продовжує зберігатися сталим, незважаючи на роботу насоса.

З умови сталості газового потоку (9.5) випливають важливі наслідки. Якщо відома величина потоку, то можливо визначити швидкість відкачки в будь-якому місці вакуумної системи за відомим тиском в цьому місці

; (9.6)

якщо відомий тиск на впускному патрубку насоса, то швидкість його дії за даним тиском дорівнюватиме

; (9.7)

якщо відомий тиск в камері відкачки, то швидкість відкачки об’єкта за даним тиском дорівнюватиме

. (9.8)

З цієї ж умови випливає, що швидкість відкачки об’єкта завжди менша швидкодії насоса, якщо насос приєднується до об’єкта відкачки за допомогою вакуумпровода, оскільки вакуумпровід здійснює опір відкачці, тому < . У зв’язку з цим швидкість відкачки об’єкта ще називають ефективною швидкодією насосу = .