Лаб №1вак.техн
..docМинистерство образования Российской Федерации
Новосибирский государственный технический Университет
Э.В. Клещин
Методические указания к выполнению лабораторной работы №1
«Расчет проводимости отверстий для вязкостного, молекулярного и молекулярно-вязкостного режимов истечнений газа через отверстия» по дисциплине «Криовакуумная техника»
Новосибирск 2009
ВВЕДЕНИЕ
Работа дает представление об основах расчета проводимости отверстий применяемых в вакуумных системах при вязкостном, молекулярном и молекулярно-вязкостном режимах истечения газа.
Работу следует представить на листах формата А4 с соблюдением требований стандартов ЕСКД.
Содержание отчета: цель работы, исходные данные, результаты расчета в соответствующих таблицах и графическое представление проводимостей для заданных 3-х режимов истечения газов через отверстия.
Цель работы - расчетное исследование проводимостей при 3-х режимах истечения двух газов через отверстие.
1. Методические указания
Проводимость отверстия
Вязкостный режим истечениягаза
Проводимость отверстия при турбулентном и вязкостном режимах течения зависит от отношения давления газа в сосуде рс к давлению газа р в пространстве, куда он вытекает.
При
, (1.1)
где к – показатель адиабаты;
к = 1,67 для одноатомных газов;
к = 1,40 для двухатомных газов;
к = 1,30 для многоатомных газов.
В этом случае проводимость отверстия определяется по формуле, соответствующей до критическому истечению
, (1.2)
где Аотв – площадь отверстия, м2;
М – молекулярная масса, кг/кмоль;
R0 – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль∙К);
Т – температура газа, К.
При
, (1.3)
проводимость отверстия определяется по формуле, соответствующей критическому истечению
. (1.4)
Постоянная в правой части уравнений (1.1) и (1.3)
= 0,487 – для одноатомных газов; 0,528 – для двухатомных газов и 0,546 – для многоатомных газов.
Молекулярный режим истечения газа
Для молекулярного режима течения газа проводимость отверстия равна
(1.5)
где Аотв – площадь отверстия;
Ас – площадь поперечного сечения сосуда, из которого происходит истечение;
К – поправочный коэффициент, являющийся функцией отношения диаметра отверстия dотв к диаметру сосуда dс, из которого происходит истечение.
Значения К приведены в табл.1.1.
Таблица 1.1
Коэффициент К формуле (1.5)
dотв/dс |
К |
0,0 |
1,000 |
0,1 |
1,002 |
0,2 |
1,007 |
0,3 |
1,017 |
0,4 |
1,030 |
0,5 |
1,049 |
0,6 |
1,074 |
0,7 |
1,107 |
0,8 |
1,152 |
0,9 |
1,216 |
1,0 |
1,333 |
Молекулярно-вязкостный режим истечения газа
Проводимость отверстия при молекулярно-вязкостном режиме оценивается по формуле
(1.6)
где рв – верхняя граница молекулярно-вязкостного режима;
рм – нижняя граница молекулярно-вязкостного режима;
рi – давление, для которого определяется .
2. Последовательность выполнения работы
2.1. Изучить методические указания.
2.2. Выполнить расчеты и занести результаты в соответствующие таблицы для истечения водорода Н2 (= 2 кг/кмоль) и метана СН4 (= 16 кг/кмоль) через отверстие dотв = 10мм.
Вязкостный режим. На одном графике представить = f (р/рс) при р = 105 Па, рс = 1,5∙105, 2∙105, 3∙105 , 12∙105 Па и t = 200С.
Молекулярный режим. На одном графике представить = f (Т/М) для
dс = 12,5мм и следующих температурах истечения t = 10, 20, 50 и 1000С.
Молекулярно-вязкостный режим. На одном графике представить = f(рi) для рi = 10, 20, 50 и 100Па при верхней границе молекулярно-вязкостного режима рв = 133 Па и нижней границе молекулярно-вязкостного режима рм = 2 Па для случая вязкостного истечения при р/рс = 105/3∙105, а молекулярного истечения при t = 200С.
2.3. Сформулировать заключение по выполненной работе.
2.4. Ответить письменно на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1) В каких случаях проводимость отверстия определяется по формуле для критического истечения?
2) В каком случае поправочный коэффициент К принимает максимальное значение?
3) Как изменяется проводимость с увеличением температуры при молекулярном режиме истечения?
4) Какую размерность имеет проводимость?
5) Какие должны быть условия для молекулярно-вязкостного режима истечения газа?