Пропускная способность отверстия
При низком вакууме. По отношению к отверстию, через которое должен проходить газ из объема с большим давлением р в объем с меньшим давлением р0, вакуум считается низким, когда длина свободного пути молекул газа в объеме с большим давлением значительно меньше диаметра отверстия. В этом случае благодаря взаимным столкновениям молекул и проявляющимся в связи с этим силам внутреннего трения и инерции газа наличие отверстия сказывается в газовой среде на относительно большом от него расстоянии.
Поэтому возникающий по направлению к отверстию со стороны большего давления поток газа выходит из отверстия на сторону более низкого давления в виде направленной струи.
По мере понижения давления р2 скорость газового потока через отверстие в области давления р2 увеличивается и достигает максимального значения (скорости звука), ког-
П ропускная способность отверстия при высоком вакууме. В условиях высокого вакуума, когда длина свободного пути молекул газа значительно больше диаметра отверстия, осуществляется молекулярный режим перемещения газа, практически без столкновений между молекулами. Поэтому направленного потока газа как сплошной среды быть не может, через отверстие проходят два независимых молекулярных потока газа как со стороны большего давления рх (назовем его первым потоком), так и со стороны меньшего давления р2 (второй поток).
На основе этих представлений выражение для пропускной способности отверстия при высоком вакууме выводится очень легко.
Выше было уже отмечено, что при откачке электровакуумных приборов на долю низковакуумных течений, включая и вязкостный режим течения, приходится незначительное время. Поэтому, поскольку общее выражение для пропускной способности отверстия при низком вакууме для практического применения сложно, можно при расчете допускать, что скорость течения уже достигла максимума.
Кроме того, при низковакуумных режимах течения приходится иметь дело обычно с воздухом; поэтому в целях дальнейшего упрощения аналитического выражения пропускной способности отверстия при низком вакууме (Uов) отнесем ее только к воздуху. Тогда
В случае круглого отверстия (диаметром d) А = следовательно.
Если —0,1, то с допустимой погрешностью можно полагать:
Пропускная способность отверстия при среднем вакууме. Формулами (9-13) и (9-16) можно пользоваться для вычисления пропускной способности отверстия при крайних режимах течения (вязкостном и молекулярном). К сожалению, в случае промежуточного, молекулярно-вязкостного режима практически удобного выражения для пропускной способности не существует.
Исходя из формулы (9-15), соответствующей наиболее вероятному (критическому) соотношению давлений с обеих сторон отверстия при вязкостном режиме, и формулы (9-18) для молекулярного режима, мы можем вывести заключение, что при молекулярно-вязкостном режиме значение пропускной способности отверстия UOMe находится между Пое и UOM, и если иметь дело с воздухом, то можно считать, что значение UOMe находится в пределах между 15,7d2 [л/сек] и 9,1 -d2 [л/сек].
При пользовании всеми формулами для вычисления пропускной способности отверстия при всех режимах течения необходимо обращать внимание на соотношение между площадью А отверстия и площадью А, поперечного сечения, предшествующего отверстию элемента вакуумной системы (баллона, трубки и т. п.).
Обозначим через быстроту откачивающего действия отверстия; тогда первый поток, очевидно, будет равен PiSA, второй p2SA, результирующий поток
Следовательно, пропускная способность отверстия равна:
