Вязкость газов в вакуумной технике

Заказать работу
.

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 .

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  , ,  , ,  .

 

 

 

 

 


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.

Другие материалы

  • Вакуумная перегонка мазута. Технологическая схема типовой установки АВТ, получаемые продукты и их применение
  • ... или без них. При использовании отпарных колонн по высоте основной вакуумной колонны организуют несколько циркуляционных орошений. Принципиальная схема блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ-АВТ-6 приведена на рисунке 2. Мазут, отбираемый с низа атмосферной колонны блока AT (см. рис.1), ...

  • Технико-экономическая характеристика отдельных способов производства стали
  • ... также расход энергии, электродов, огнеупоров, изложниц, зарплату персоналу. Основные технико-экономические показатели способов производства стали. Показатель Способ производства стали конвертер-ный мартеновский электропла-вильный Вместимость плавильного агрегата, т. 250-400 ...

  • Расчет вакуумной ректификационной колонны для разгонки нефтепродуктов
  • ... tВ=369 оС равна Вязкость ВК компонента при температур tВ=369 оС равна Средние коэффициенты диффузии жидкости и пара: Для низа колонны: Для верха колонны: Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 1-й секции. Определяем количество пара поднимающегося вверх ...

  • Подготовка нефти и газа к транспорту
  • ... , и при высокой обводненности нефти могут увеличиться эксплуатационные расходы на транспорт. Тем не менее это одна из перспективных систем сбора нефти, которая широко применяется в настоящее время. Существует сравнительно большое число технологических схем по подготовке нефти, газа и воды. Сами ...

  • Вакуумные насосы: назначение, эксплуатация и ремонт
  • ... тряпкой, в противном случае частицы грязи по открытым каналам из маслосборника проникают в рабочую камеру.   4.2. Демонтаж и монтаж пластинчато-роторного вакуумного насоса Подлежит особому вниманию: Подшипники качения весьма точны и поэтому требуют тщательное, осторожное обращение с ними. Особенно ...

  • Вакуумные насосы
  • ... с катящимся ротором. Для работы с большой быстротой действия при малых степенях сжатия удобны ротационные вакуумные насосы с обкатываемыми профилями. Профили роторов в этих насосах таковы, что при внешнем зацеплении и взаимной обкатке они соприкасаются теоретически без зазора. Вращение роторов ...

  • Теплоизоляция в криогенной технике
  • ... особенностей их использования. Характеристики и область применения   Волокнистые материалы. Волокнистые материалы используются в технике низких температур большей частью для теплоизоляции аппаратуры установок сжижения и разделения газов Минеральная вата является одним из самых дешевых ...

  • История науки и техники
  • ... по жидкометаллическим теплоносителям, кризисам кипения, гидродинамике парожидкостных смесей стимулировались нуждами ядерной энергетики и других отраслей новой техники в 40—50-х годах. Большой цикл работ в ЦКТИ и на Ленинградском Кировском заводе был выполнен в связи с созданием новых конструкций ...

  • техника
  • ы из пор грунта и пр. Мероприятия : 1) Уменьшение массы 2)Увеличение давления воздуха 3)Увеличение жесткости покрышки 5.Поцесс сжатия. Параметры процесса сжатия. Конструктивные особенности двигателей, определяемые параметрами процесса сжатия. Основное назначение процесса сжатия состоит в том, ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info