Вязкость газов в вакуумной технике
Л. Н. Розанов. Вакуумная техника. Москва «Высшая школа «1990. { Slava KPSS } { by Slava KPSS}. Дата создания: понедельник, 20 Мая 2002 г. ———————————; При перемещение твердого тела со скоростью за счет передачи количества движения молекулам газа возникает сила внутреннего трения. Температурную зависимость коэффициента вязкости можно определить. если подставить в (3) и соответственно из формул… Читать ещё >
Вязкость газов в вакуумной технике (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Вязкость газов в вакуумной технике .
При перемещение твердого тела со скоростью [pic] 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 [pic], где [pic] - средняя длина свободного пути. Скорость движения каждого слоя различна и линейно зависит от расстояния между поверхностями переноса. В плоскости [pic] происходят столкновения молекул, вылетевших из плоскостей [pic] и [pic]. 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 [pic]. Принимая, что в среднем в отрицательном и положительном направление оси [pic] в единицу времени единицу площади в плоскости [pic] пересекают [pic] молекул получим общее изменение количества движения в единицу времени для плоскости [pic] :
[pic] (1) .
Сила трения по всей поверхности переноса, согласно второму закону Ньютона, определяется общим изменение количества движения в единицу времени :
[pic] (2),.
где [pic] - площадь поверхности переноса; [pic] - коэффициент динамической вязкости газа :
[pic] (3).
Отношение [pic] называют коэффициентом кинематической вязкости.
Более строгий вывод, в котором учтен закон распределения скоростей и длин свободного пути молекул, дает.
[pic] ,.
что мало отличается от приближенного значения.
Если в (3) подставить значения зависящих от давления переменных [pic], то.
[pic]. (7).
Согласно полученному выражению, коэффициент динамической вязкости при низком вакууме не зависит от давления .
Температурную зависимость коэффициента вязкости можно определить. если подставить в (3) [pic] и [pic] соответственно из формул :
[pic] (6) и.
[pic].
в формулу (3). Отсюда имеем :
[pic] (4).
В соответствие с (4) [pic] зависит от [pic], где [pic] изменяется от Ѕ при высоких температурах [pic] до [pic] при низких температурах при [pic]. Во всех случаях коэффициент динамической вязкости увеличивается при повышение температуры газа .
Значения коэффициентов динамической вязкости для некоторых газов при [pic] даны в таблице .
ТАБЛИЦА 1.
|Коэффициенты динамической вязкости | |Газ |[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|[pic]|возду| | | | | | | | | | | |х | |[pic]|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 :
[pic] ,.
где [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic] и [pic] находят из формулы [pic]. Величина [pic] 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 :
[pic] (5).
Знак «- «в формуле (5) означает, что направление силы трения противоположно направлению переносной скорости [pic] .
Сила трения в области высокого вакуума пропорциональна молекулярной концентрации или давлению газа. Уравнение (5) с учетом (6) можно преобразовать к следующему виду :
[pic], (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 :
[pic] ,.
где [pic] - расстояние между поверхностями переноса. Тогда с учетом (7) сила трения в области среднего вакуума :
[pic] (8).
Легко заметить, что в условиях низкого вакуума при [pic] формула (8) с (2), а в условиях высокого вакуума при [pic] с (9) .
Зависимость от давления силы трения тонкой пластины площадью [pic], движущейся в воздухе при [pic] со скоростью [pic], при расстояние между поверхностями переноса [pic] 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 .
Рис 1. Расчетная схема для определения коэффициента вязкости в газах при низком давление в вакууме .
Рис 2. Сила трения, возникающая при движении тонкой пластины в вакууме .
При [pic], [pic], [pic] ,[pic], [pic] .
Оглавление :
Вязкость газов в вакуумной технике. 1.
ТАБЛИЦА 1 3.
Рис 1. Расчетная схема для определения коэффициента вязкости в газах при низком давление в вакууме. 5.
Рис 2. Сила трения, возникающая при движении тонкой пластины в вакууме. 6.
Оглавление: 7.
Используемая литература: 8.
Используемая литература :
Л.Н. Розанов. Вакуумная техника. Москва «Высшая школа «1990. { Slava KPSS } { by Slava KPSS}. Дата создания: понедельник, 20 Мая 2002 г. ———————————;
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
L.
L.
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].
[pic].