Физические методы исследования. Семинарские занятия. Часть 1. Стариковская С.М. - 81 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

4.3.3 Критерии определения границ режимов течения
газа в трубопроводах.
На самом деле рассмотренные задачи должны решаться с пони-
манием того, в каком режиме происходит перемещение газа по
трубопроводу.
В самом начале процесса откачки при относительно высоких
давлениях и скоростях газа наблюдается турбулентный режим
течения газа. Его характеризует хаотическое нерегулярное дви-
жение взаимодействующих между собой участков газа; при этом
в каждой точке вакуумной системы давление, вообще говоря, но-
сит пульсирующий характер.
По мере того, как давление уменьшается, меняется характер
течения, образуются параллельно перемещающиеся слои газа и
течение становится ламинарным или вязкостным.
Определить, турбулентное или вязкостное течение в трубе
можно, оценив число Рейнольдса:
Re =
ud
η
=
4m
πkTη
Q
d
(4.93)
Здесь m – масса молекулы ([кг]), T – температура, ([K]), η –
динамическая вязкость ([Па·с]), Q – поток газа через трубопро-
вод ([м
3
Па/ с]), d – диаметр трубопровода, м.
Переход к турбулентному течению соответствует Re, больше-
му, чем несколько тысяч (условно можно считать, к примеру,
2000).
В процессе откачки система переходит из турбулентного ре-
жима в вязкостный, затем, когда длина свободного пробега ста-
новится столь велика, что молекулы газа взаимодействуют в
основном со стенками трубопровода, а не друг с другом – в мо-
лекулярный режим. Принято считать, что режим течения газа
молекулярный, если
λ
d
≥
1
3
(4.94)
или
λ
d
=
kT
√
2pσ
≥
1
3
(4.95)
Иногда для воздуха данное условие при 298 К записывают
как
pd ≤ 0.02 Па · м (4.96)
Режим течения газа по трубопроводу называется молекулярно-
вязкостным в пределах
5 · 10
−3
≤
λ
d
≤
1
3
(4.97)
81
4.3.3   Критерии определения границ режимов течения
        газа в трубопроводах.
На самом деле рассмотренные задачи должны решаться с пони-
манием того, в каком режиме происходит перемещение газа по
трубопроводу.
   В самом начале процесса откачки при относительно высоких
давлениях и скоростях газа наблюдается турбулентный режим
течения газа. Его характеризует хаотическое нерегулярное дви-
жение взаимодействующих между собой участков газа; при этом
в каждой точке вакуумной системы давление, вообще говоря, но-
сит пульсирующий характер.
   По мере того, как давление уменьшается, меняется характер
течения, образуются параллельно перемещающиеся слои газа и
течение становится ламинарным или вязкостным.
   Определить, турбулентное или вязкостное течение в трубе
можно, оценив число Рейнольдса:
                             ud    4m Q
                      Re =      =                        (4.93)
                             η    πkT η d
   Здесь m – масса молекулы ([кг]), T – температура, ([K]), η –
динамическая вязкость ([Па·с]), Q – поток газа через трубопро-
вод ([м3 Па/ с]), d – диаметр трубопровода, м.
   Переход к турбулентному течению соответствует Re, больше-
му, чем несколько тысяч (условно можно считать, к примеру,
2000).
   В процессе откачки система переходит из турбулентного ре-
жима в вязкостный, затем, когда длина свободного пробега ста-
новится столь велика, что молекулы газа взаимодействуют в
основном со стенками трубопровода, а не друг с другом – в мо-
лекулярный режим. Принято считать, что режим течения газа
молекулярный, если
                             λ   1
                               ≥                         (4.94)
                             d   3
  или
                     λ     kT     1
                        =√     ≥                    (4.95)
                      d    2pσ    3
  Иногда для воздуха данное условие при 298 К записывают
как

                       pd ≤ 0.02 Па · м                  (4.96)
   Режим течения газа по трубопроводу называется молекулярно-
вязкостным в пределах
                                    λ   1
                       5 · 10−3 ≤     ≤                  (4.97)
                                    d   3


                                       81

Страницы