真空管道的流導(dǎo)相關(guān)計(jì)算

2014-09-14 郭方準(zhǔn) 實(shí)用真空技術(shù)

  真空管道中有流體流過時(shí),流體流動(dòng)的容易度被稱為流導(dǎo)率,也稱流導(dǎo)。設(shè)真空管道兩端的壓強(qiáng)分別為p1、p2,C代表流導(dǎo)(圖1),則流量可表示為

Q=CΔp

真空管道的流導(dǎo)示意圖

圖1 真空管道的流導(dǎo)示意圖

  真空系統(tǒng)中,氣體的流動(dòng)大體可分為黏性流和分子流。當(dāng)氣體分子的平均自由程比管的內(nèi)徑充分小時(shí),分子間的碰撞是主要現(xiàn)象,黏性流起支配作用。黏性流的流導(dǎo),以圓管為例可表示為

C=(πa4p/8η)/L

  式中 p———導(dǎo)管的平均壓強(qiáng)(=(p1+p2)/2);

  η———黏度。

  當(dāng)氣體分子的平均自由程比管的內(nèi)徑大時(shí),氣體分子和管內(nèi)壁的碰撞是主要現(xiàn)象,即分子流起支配作用。分子流的流導(dǎo)可表示為

C=(2πa3v/3)/L

  式中 v———氣體分子的平均速度。

  兩個(gè)流導(dǎo)分別是C1 和C2 的管并聯(lián)時(shí)(圖2),真空管道中氣體流量分別是Q1、Q2,根據(jù)流量定義

Q1=C1(p1-p2)

Q2=C2(p1-p2)

并聯(lián)管道的流導(dǎo)示意圖

圖2 并聯(lián)管道的流導(dǎo)示意圖

  全流量為

Q=Q1+Q2=(C1+C2)(p1-p2)

  因此合成流導(dǎo)為

C=C1+C2

  一般并列連接的真空管道,合成流導(dǎo)為

C=C1 +C2 +C3 +… = ∑Ci

  兩個(gè)流導(dǎo)分別為C1 和C2 的真空管道串聯(lián)時(shí)(圖3),因不同真空管道中氣體流量相等,根據(jù)定義

Q=C1(p1-px),Q=C2(px-p2)

  px 為真空管道連接處的壓強(qiáng)。

串聯(lián)真空管道的流導(dǎo)示意圖

圖3 串聯(lián)真空管道的流導(dǎo)示意圖

  消去px 可得

Q=(1/C1+1/C2)-1(p1-p2)

  因此合成流導(dǎo)為

C=(1/C1+1/C2)-1

  對(duì)串聯(lián)形式,流導(dǎo)的一般式可表示為

1/C=1/C1+1/C2+1/C3+… = ∑1/Ci

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