Реферат: Вязкость газов в вакуумной технике

/>/>.

При перемещениетвердого тела со скоростью /> за счетпередачи количества движения молекулам газа возникает сила внутреннего трения

В области низкоговакуума весь газ между подвижной 2 и неподвижной 1 пластинами ( рис 1 ) можноразделить на слои толщиной /> , где /> – средняя длина свободногопути. Скорость движения каждого слоя различна и линейно зависит от расстояниямежду поверхностями переноса. В плоскости /> происходятстолкновения молекул, вылетевших из плоскостей /> и/> . Причиной возникновениясилы вязкостного трения является, то что движущиеся как единое целоеотдельные слои газа имеют разную скорость, вследствие чего происходит переносколичества движения из одного слоя в другой .

Изменениеколичества движения в результате оного столкновения равно /> . Принимая, что в среднемв отрицательном и положительном направление оси /> в единицувремени единицу площади в плоскости /> пересекают/> молекул получим общееизменение количества движения в единицу времени для плоскости /> :

/> ( 1 ) .

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

/> (2 ),

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

/> (3 )

Отношение /> называют коэффициентомкинематической вязкости

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

/> ,

что мало отличается отприближенного значения

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

/> .( 7 )

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

Температурнуюзависимость коэффициента вязкости можно определить. если подставить в ( 3 ) /> и /> соответственно из формул :

/> (6 )

в формулу ( 3 ). Отсюда имеем :

/> ( 4 )

В соответствие с ( 4 ) /> зависит от /> , где /> изменяется от ½ привысоких температурах /> до /> при низких температурах при/> . Во всех случаяхкоэффициент динамической вязкости увеличивается при повышение температуры газа.

Значения коэффициентов динамической вязкости длянекоторых газов при /> даны в таблице .

/>ТАБЛИЦА 1Коэффициенты 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 двухкомпонентнойсмеси коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле :

/> ,

где /> ; /> ; /> ; /> ; /> и /> находят из формулы /> . Величина /> в этом случае зависит отсостава газовой смеси .

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

/> ( 5 )

Знак « – » в формуле ( 5 ) означает, чтонаправление силы трения противоположно направлению переносной скорости /> .

Сила трения в области высокого вакуумапропорциональна молекулярной концентрации или давлению газа. Уравнение ( 5 ) сучетом ( 6 ) можно преобразовать к следующему виду :

/> , ( 9 )

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

В области среднего вакуума можно записатьаппроксимирующее выражение. рассчитывая градиент переносной скорости впромежутке между поверхностями переноса по следующей формуле:

/> ,

где /> –расстояние между поверхностями переноса. Тогда с учетом ( 7 ) сила трения вобласти среднего вакуума :

/> ( 8 ).

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

Зависимость от давления силы трения тонкойпластины площадью /> , движущейся ввоздухе при /> со скоростью /> , при расстояние междуповерхностями переноса /> показана на рис2 .

Вязкость газов используется для измерениядавлений в области среднего и высокого вакуума, однако вязкостные манометры неполучили пока широкого применения из-за длительности регистрации давления.Гораздо шире явление вязкости используется в технологии получения вакуума. Наэтом принципе работают струйные эжекторные насосы, выпускаемые промышленностьюдля работы в области низкого вакуума .

/>Рис 1. Расчетная схема дляопределения коэффициента вязкости в газах при низком давление в вакууме.

/>Рис 2. Сила трения,возникающая при движении тонкой пластины в вакууме.

При /> , />, /> ,/> , /> .

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

<td/>

/>Оглавление:

Вязкость газов в вакуумнойтехнике… 1

ТАБЛИЦА 1… 3

Рис 1. Расчетная схема для определения коэффициента вязкостив газах при низком давление в вакууме… 5

Рис 2. Сила трения, возникающая при движении тонкой пластиныв вакууме . 6

Оглавление :… 7

Используемая литература :… 8