Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Вязкость газов в вакуумной технике

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-13


Вязкость газов в вакуумной технике

При перемещение твердого тела со скоростью  за счет передачи количества движения молекулам газа возникает сила внутреннего трения

В области низкого вакуума весь газ между подвижной 2 и неподвижной 1 пластинами ( рис 1 ) можно разделить на слои толщиной  , где  – средняя длина свободного пути . Скорость движения каждого слоя различна и линейно зависит от расстояния между поверхностями переноса . В плоскости  происходят столкновения молекул , вылетевших из плоскостей  и  . Причиной возникновения силы вязкостного трения является , то что движущиеся как единое целое отдельные слои газа имеют разную скорость , вследствие чего происходит перенос количества движения из одного слоя в другой .

Изменение количества движения в результате оного столкновения равно  . Принимая , что в среднем в отрицательном и положительном направление оси  в единицу времени единицу площади в плоскости  пересекают  молекул получим общее изменение количества движения в единицу времени для плоскости  :

( 1 ) .

Сила трения по всей поверхности переноса , согласно второму закону Ньютона , определяется общим изменение количества движения в единицу времени :

( 2 ),

где  – площадь поверхности переноса ;  – коэффициент динамической вязкости газа :

( 3 )

Отношение  называют коэффициентом кинематической вязкости

Более строгий вывод , в котором учтен закон распределения скоростей и длин свободного пути молекул , дает

,

что мало отличается от приближенного значения

Если в ( 3 ) подставить значения зависящих от давления переменных  , то

. ( 7 )

Согласно полученному выражению , коэффициент динамической вязкости при низком вакууме не зависит от давления .

Температурную зависимость коэффициента вязкости можно определить . если подставить в ( 3 )  и  соответственно из формул :

( 6 )

и

в формулу ( 3 ) . Отсюда имеем :

( 4 )

В соответствие с ( 4 )  зависит от  , где  изменяется от ½ при высоких температурах  до  при низких температурах при  . Во всех случаях коэффициент динамической вязкости увеличивается при повышение температуры газа .

Значения коэффициентов динамической вязкости для некоторых газов при  даны в таблице .

ТАБЛИЦА 1 

Коэффициенты динамической вязкости

Газ

воздух

0.88

1.90

1.10

2.10

3.00

1.75

1.70

2.02

1.40

1.70

Для двухкомпонентной смеси коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле :

,

где  ;  ;  ;  ;  и  находят из формулы  . Величина  в этом случае зависит от состава газовой смеси .

В области высокого вакуума молекулы газа перемещаются между движущейся поверхностью и неподвижной стенкой без соударения . В этом случае силу трения можно рассчитать по уравнению :

( 5 )

Знак « – » в формуле ( 5 ) означает , что направление силы трения противоположно направлению переносной скорости  .

Сила трения в области высокого вакуума пропорциональна молекулярной концентрации или давлению газа . Уравнение ( 5 ) с учетом ( 6 ) можно преобразовать к следующему виду :

, ( 9 )

откуда видно , что сила трения возрастает пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры .

В области среднего вакуума можно записать аппроксимирующее выражение . рассчитывая градиент переносной скорости в промежутке между поверхностями переноса по следующей формуле :

,

где  – расстояние между поверхностями переноса . Тогда с учетом ( 7 ) сила трения в области среднего вакуума :

( 8 ).

Легко заметить , что в условиях низкого вакуума при  формула ( 8 ) с ( 2 ) , а в условиях высокого вакуума при  с (9) .

Зависимость от давления силы трения тонкой пластины площадью  , движущейся в воздухе при  со скоростью  , при расстояние между поверхностями переноса  показана на рис 2 .

Вязкость газов используется для измерения давлений в области среднего и высокого вакуума , однако вязкостные манометры не получили пока широкого применения из-за длительности регистрации давления . Гораздо шире явление вязкости используется в технологии получения вакуума . На этом принципе работают струйные эжекторные насосы , выпускаемые промышленностью для работы в области низкого вакуума .

При  , ,  , ,  .

Список литературы

Л.Н. Розанов . Вакуумная техника .

Москва « Высшая школа » 1990 .

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.referat.ru




1. Руководство пользователя Включает в себя несколько основных скриншотов страниц сайта с пояснениями дл
2. Сокол в настоящее торжество русской души 31 декабря 2013 г
3. На тему История развития налоговой системы в РФ Выполнила Студентка группы АЛДЛЭ101 Коровченк
4. революционные матросы
5. ТЕХНОЛОГИИ В СИСТЕМЕ ПАБЛИК РИЛЕЙШНЗ
6. РЕФЕРАТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ ТРУДОВОЕ ПРАВО Для студентов очной формы обучения По специальности 080505 Управлен
7. За пределами данного диапазона нормальное протекание жизненных процессов организмов невозможно
8. Зависимость носит нелинейный и обратно пропорциональный характер
9. тема бухгалтерского учета в банках План счетов система бухгалтерских счетов предусматривающих их колич
10. розглядати-аналізувати; 12 обмінюватися думками; 13 закон що пропонується на розгляд; 14 законотворення-пра
11. тематических и естественнонаучных дисциплин Утверждаю Ди
12. МКУ КФКС и МП г
13. Мифы о продажах.html
14. Обязательство м его виды в римском праве
15. служебного оружия
16. Победа но всетаки впустил за собой вихрь зернистой пыли.html
17. Варианты ответов 3 В краткосрочном периоде конкурентная фирм
18. ЦОИ на
19. тема Ноктюрн Ноктюрн Прим крепость легиона на луне Прометей Кальдера протекторат боевая станция Герион
20. Теоретические основы финансового менеджмента