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 .
При , , , , .
Список литературы
Л.Н. Розанов . Вакуумная техника .
Москва « Высшая школа » 1990 .
Другие работы по теме:
Однофакторный дисперсионный анализ 3
дисперсионный анализ. Вариант 1. 10. Двух и трёх факторные Д. А. Содержание задания. Определить влияние времени откачки и напряжения на нагревателе насоса на давление внутри вакуумной камеры (р). Выбраны три уровня для времени откачки и два значения напряжения.
Расчет циклона для очистки воздуха
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности» ОТЧЕТ по практическому занятию по дисциплине
Установка очистки дымовых газов
состоит из пылеуловителя, одного или многоступенчатого эжектора и высоконапорного вентилятора, которые обеспечивают необходимую производительность приочистке газа.
Расчет пленочного испарителя
Конструктивные параметры теплообменника. Тепловой баланс пленочного испарителя. Нагреваемая среда – эфирный раствор с диэтиловым эфиром. Температура эфирного раствора на входе и на входе. Удельная теплоемкость эфирного раствора рассчитывается по формуле.
Расчет пленочного испарителя
Задаем пленочный испаритель ИП-1 со следующими параметрами: Нагревание проводится водой с Конструктивные параметры теплообменника: поверхность теплообмена
Гелий 2
Ге́лий — второй порядковый элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 2. Расположен в главной подгруппе восьмой группы, первом периоде периодической системы. Возглавляет группу инертных газов в периодической таблице. Обозначается символом
Жидкое состояние вещества 3
Министерство образования и науки РФ Сердобский с/х техникум Доклад По дисциплине: Физика На тему: Жидкое состояние вещества Выполнила студентка Т-11 группы
Термосорбционный масс-спектрометр
Анализ остаточных газов , присутствующих в вакуумных камерах , основанный на различиях в их теплотах адсорбции , называется термосорбционной масс-спектрометрией .
Термосорбционный масс-спектрометр
Анализ остаточных газов , присутствующих в вакуумных камерах , основанный на различиях в их теплотах адсорбции , называется термосорбционной масс-спектрометрией
Ионно-сорбционная откачка
При ионно-сорбционной откачке используют два способа поглощения газа : внедрение ионов в объем твердого тела под действием электрического поля и химическое взаимодействие откачиваемых газов с тонкими пленками активных металлов .
Вязкость газов в вакуумной технике
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
Виды газораспределительных механизмов
Своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси, выпуск отработавших газов. Виды и типы газораспределительных механизмов. Фазы газораспределения. Поворот коленчатого вала. Колебательное движение газов. Очистка цилиндров от отработавших газов.
Топливо-смазочные материалы
Вопрос №1. Определить низшую теплоту сгорания QH , если известно его теплота сгорания QB и содержание в нем водорода HP и воды Wр как производная теплоты сгорания, топливо опытным путём
Понятие о телевидении
Принцип передачи изображений на расстояние состоит в следующем .На передающей станции производится преобразова- ние изображения в последовательность электрических сигналов. Этими сигналами модулируют затем колебания, вырабатыва- емые генератором высокой частоты .Модулированная электро- магнитная волна переносит информацию на большие расстояния.
Термодинамика
Вариант 42 Задача №1 Дано: t1 = 850oC t2 = 130oC б1 = 30Вт/м2·К б2 = 3500Вт/м2·К дс = 18мм дн = 1,6мм лс = 60Вт/м·К лн = 1Вт/м·К Найти: t1ст -? t2ст - ? Решение 1. Коэффициент теплопередачи для плоской стенки без накипи:
Табличные значения наиболее распространенных жидкостей
П.В.Скулов, Физический факультет БГПУ В таблице приведены значения:плотность, удельная теплоемкость, удельная теплота плавления, удельная теплота парообразования,температура плавления, температура кипения, коэффициент поверхностного натяжения, динамическая вязкость, скорость распространения звука.
Определение ударной вязкости
Методика приготовления механического копра и шаблонов для установки образца. Определение ударной вязкости с использованием таблиц. Искривление образцов в зависимости от вязкости стали при испытании на удар. Проведение испытания на ударную вязкость.
Лекция по Газодинамике
Тема: Основные понятия Механика жидкостей и газов При горении топлива в металлургических печах образуется большое количество горячих печных газов, часто они по весу превышают количество перерабатывемого материала. Движение газов в рабочем пространстве печей и в газоходах влияет на весь технологический процесс, теплопередачу, сжигание топлива.
Вакуумные насосы
Вакуумом называют состояние газа или пара при давлении ниже атмосферного, т.е. ниже 105 Па.
Задачи по гидравлике 2
Задача № 1 Рассчитать пропускную способность вертикального сепаратора при следующих условиях: диаметр сепаратора – Дс —2,2 м; плотность воды – ρв —1075 кг/м3;
Основные свойства природных газов
Основные свойства компонентов природных газов в стандартных условиях. Газы газогидратных залежей. Газовые смеси и их характеристики. Критические значения давления и температуры. Плотность газа. Коэффициент сверхсжимаемости. Состояние идеальных газов.
Газ
Газом чаще всего мы называем метан, который горит синим пламенем в горелке кухонной плиты. Добывают его из подземных газовых месторождений в Сибири и в Средней Азии, вблизи Каспийского моря и даже под его дном.
Табличные значения наиболее распространенных жидкостей
В таблице приведены значения:плотность, удельная теплоемкость, удельная теплота плавления, удельная теплота парообразования,температура плавления, температура кипения, коэффициент поверхностного натяжения, динамическая вязкость.
Выбор и расчет средств по пылегазоочистке воздуха
. Подобрать циклон, обеспечивающий степень эффективности очистки газа от пыли не менее = 0.87. Рассчитать эффективность применения скруббера Вентури для очистки от пыли производственных выбросов.