Вход

Вязкость газов в вакуумной технике

Реферат по радиоэлектронике
Дата добавления: 22 марта 2003
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 1.1 Мб (архив zip, 54 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать



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 ? 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 .


















Рис 1 . Расчетная схема для определения коэффициента вязкости в газах при низком давление в вакууме .










L

L
































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

При , , , , .





































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.

© Рефератбанк, 2002 - 2017