Сопротивление и пропускная способность трубопровода
Как показали специальные исследования процессов течения газа по трубкам, падение давления вдоль трубки, т. е. движущая разность давлений р — р2, возникает из-за того, что трубка оказывает сопротивление потоку газа. Это сопротивление можно уподобить сопротивлению проводника электрическому току и аналогично закону Ома написать соотношение мы убеждаемся в том, что пропускную способность трубки можно рассматривать как поток газа через трубку при движущей разности давлений по ее концам, равной единице. Следовательно, размерностью величины U является объем газа в единицу времени.
Однако аналогия закону Ома справедлива лишь при условии, что подобно электрическому току в проводнике поток газа Q имеет постоянное значение для любого сечения трубки, включая и ее концы.
В вакуумной системе поток газа, имеющий постоянное значение на протяжении всей трубки, устанавливается, например, при условии, что в откачиваемый объект натекает извне такое же количество газа, какое за то же время выбрасывается насосом из вакуумной системы; в этом случае поток газа сохраняет постоянство не только по длине трубки, но и во времени: несмотря на непрерывную работу насоса, все величины, входящие в равенства (4-6), сохраняют постоянное значение. Такой поток газа называется стационарным (установившимся во времени).
Практически такой поток осуществляется лишь в частных случаях; вообще же откачка сопровождается, как мы уже говорили, падением как давления р в откачиваемом объекте, так и давления р2 у входа в насос; в связи с этим уменьшается и движущая разность давлений pi — р2 и среднее давление в трубке —1 одновременно с уменьшением давлений может уменьшиться и пропускная способность трубки.
Таким образом, поток газа по трубопроводу вакуумной системы обычно является нестационарным. Тем не менее и в случае нестационарного потока можно допустить, что при непрерывно изменяющихся р2 и пропускной способности все же в каждый данный момент поток газа удовлетворяет условию (4-6). Такой нестационарный поток газа принято называть квазистационарным, т. е. сходным со стационарным; сходство заключается в том, что поток газа, не будучи постоянным во времени, все -же в любой момент остается одинаковым для любого сечения трубки.
В вакуумных системах, как правило, осуществляется квазистационарный поток газа по трубопроводу; стационарный поток газа устанавливается в вакуумной системе в конце процесса откачки, когда давление в системе, несмотря на работу насоса, продолжает сохраняться постоянным.
Из условий (4-6) следует, что если известен поток газа Q, то мы всегда можем определить быстроту откачивающего действия в любом сечении трубки; например, быстрота откачки объекта (начало трубки) равна:
быстрота действия насоса (конец трубки) равна:
И вообще быстрота действия в любом сечении неразвет-вленного трубопровода.
Далее из тех же условий (4-6) следует, что при наличии сопротивления трубки, т. е. при быстрота откачки объекта So всегда меньше быстроты действия насоса SH ; равенство S0 = SK может осуществляться, когда = т. е. когда откачиваемый объект присоединен к насосу непосредственно, без трубопровода и, следовательно, давление в объекте совпадает с впускным давлением насоса.