1.2.2. Температурна рівновага тисків. Режими течії газу

У зв’язаних між собою посудинах, які мають різну температуру, в залежності від ступеня вакууму буде встановлюватись різне співвідношення тисків і молекулярних концентрацій.

При низькому вакуумі умовою відсутності газових потоків у двох, з’єднаних між собою об’ємах, які мають різну температуру, є рівність тисків в цих об’ємах: р₁ = р₂.

При цьому, згідно з рівнянням газового стану, співвідношення концентрацій n₁ /n₂ = T₂ /T₁.

У високому вакуумі може встановлюватись тільки динамічна рівновага, при якій потоки газу, які переходять із однієї посудини в іншу, будуть однакові. Якщо посудини з’єднані отвором або трубопроводом і.

Отже, у високому вакуумі рівновага у з’єднаних об’ємах встановлюється при тисках, які пропорційні кореню квадратному із відношення їх абсолютних температур.

Стаціонарний газовий потік через елементи вакуумної системи є наслідком існуючої в ній різниці тисків і розраховується за формулою:

де р₁ і р₂ – тиски на кінцях елемента вакуумної системи, а U – провідність цього елемента.

В низькому вакуумі при найбільш високих тисках можливе існування інерційного режиму течії газу, аналогічного турбулентному режиму. Такі потоки зустрічаються в момент запуску деяких вакуумних установок.

В низькому вакуумі основну роль відіграє в’язкісний режим течії газу, при якому характер розподілу швидкості в поперечному перерізі визначається силами внутрішнього тертя.

При високому вакуумі сили внутрішнього тертя в газах прямують до нуля й існує молекулярний режим течії газу, для якого характерне незалежне переміщення окремих молекул.

В середньому вакуумі на течію газу одночасно впливають внутрішнє тертя і молекулярний переніс. Існуючий при цьому перехідний режим течії називають молекулярно-в’язкісним.

Режим	Границя
	Верхня	Нижня
1. В’язкісний	Атмосферний тиск	Kn 5·10 -3
2.Молекулярно - в’язкісний	Kn >5·10 –3	Kn  1,5
3. Молекулярний	Kn >1,5	Kn  

1.2.3. Течія газів через отвори та по трубопроводах

Під отвором розуміють трубопровід, довжина якого значно менша за діаметр (l  0,01d), розташований в стінці, яка розділяє два об’єкти.

В області низького вакууму при в’язкісному режимі течії газу середня довжина вільного шляху молекул газу L значно менша від діаметра трубопроводу. Шар газу біля поверхні трубопроводу залишається нерухомим, а інші шари товщиною L рухаються в умовах стаціонарного потоку з постійною швидкістю.

Провідність круглого трубопроводу при в’язкісному режимі течії газу обернено пропорційна його довжині і коефіцієнту динамічної в’язкості газу, прямо пропорційна середньому тиску в трубопроводі і четвертій степені радіуса трубопроводу () .

При високому вакуумі і молекулярному режимі течії газу довжина вільного шляху молекул газу більша за діаметр труби, молекули рухаються незалежно одна від одної, стикаючись лише зі стінками трубопроводу (маючи постійну складову переносної швидкості V_п, направленої по осі трубопроводу в область з меншим тиском).

Провідність трубопроводу при молекулярному режимі течії не залежить від тиску.

В області середнього вакууму в молекулярно – в’язкісному режимі течії газу провідність трубопроводів: U_TMB=bU_TM + U_TB.