Области течения газа при низких давлениях

Ожижение требует энергии для его достижения. Падение давления в слое равно массе слоя на единицу площади, и оно может быть чрезмерно велико для глубоких слоев, хотя его относительная важность уменьшается при увеличении статического рабочего давления. Очевидно, что рабочие условия ограничиваются областью течения газа, в которой можно ожижать слой. Если скорость газа очень низка, может произойти разделение слоев с более или менее широким распределением частиц по размерам, и слой перестанет быть псевдоожиженным, если скорость течения станет ниже минимальной скорости псевдоожижения. Напротив, если скорость газа очень большая, вынос материала из слоя станет чрезмерным. Это зависит от размера частиц и физических свойств жидкости и твердого тела [1—4]. Такое рассмотрение [c.445]

ОБЛАСТИ ТЕЧЕНИЯ ГАЗА ПРИ НИЗКИХ ДАВЛЕНИЯХ [c.36]

Области течения газа при низких давлениях [c.29]

Ударная труба, по существу, является устройством, в котором в результате внезапного разрыва мембраны, разделяющей газы под высоким и низким давлениями, образуется плоская ударная волна. Камера низкого давления трубы (I 4—6) наполняется исследуемым газом, а камера высокого давления (I 1—2 м) — толкающим газом, обычно водородом или гелием. При разрыве мембраны волна сжатия, распространяющаяся в камере с исследуемым газом, быстро превращается в ударную волну. Одновременно в камеру высокого давления движется волна разрежения (или волна расширения). Область непосредственного раздела между толкающим и исследуемым газами называется поверхностью контактного разрыва или контактной поверхностью . Ударная волна в исследуемом газе характеризуется резким перепадом давления во фронте и высокой температурой. В идеальных условиях температура газа возрастает во фронте скачком от начальной комнатной температуры до достаточно большого значения (1000—15 ООО К) и остается неизменной вплоть до контактной поверхности. Зона нагретого газа имеет протяженность в несколько десятков сантиметров и существует в течение нескольких сотен микросекунд. [c.353]

Из уравнения (19) следует, что проницаемость для вязкого течения должна убывать по линейному закону до давлений р- 0. Однако в области низких давлений коэффициент вязкости не остается постоянной величиной, а надает с давлением. Качественно это можно объяснить следующим образом. Согласно моле-кулярно-кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения выражается уравнением [c.48]

Масс-спектрометр используют не только для обнаружения течи, но и во многих других областях, например для изучения газов при очень малых давлениях. Масс-спектрометр секторного типа представляет собой удобную конструкцию, широко] используемую для решения различных задач [915]. Например, изучение диффузии гелия через стекло [1522], обезгаживание металлов [887]. Условия работы и системы напуска, позволяющие работать с очень малыми количествами образца, были описаны в гл. 5. Однако во многих случаях более пригодны другие типы масс-спектрометров. Эдвардс [568] рассмотрел применение различных типов масс-спектрометров в исследованиях высокого вакуума. В некоторых случаях большими преимуществами обладает омегатрон благодаря высокой чувствительности в сочетании с малыми размерами, простой конструкцией и возможностью работы при высокой температуре. Это делает его пригодным для исследования вакуумной аппаратуры, в которой Возможна высокая температура. Альперт и Бюритц [40] использовали омегатрон в качестве манометра для измерения давления (чувствительность сопоставима с чувствительностью ионизационного манометра) при исследовании остаточного давления, которое может быть получено в стеклянной аппаратуре. Омегатрон имеет то преимущество, что при его помощи можно провести анализ остаточных газов, причем вакуум ограничивается диффузией гелия через стеклянные стенки системы. Это было сделано в изолированной вакуумной системе. В исследуемом спектре остаточный пик гелия увеличивался с течением времени, а пик, отвечающий азоту, не изменялся. Альперт и Бюритц получили для Не ток 2-10 а, соответствующий парциальному давлению гелия 5-10 мм рт. ст. Омегатрон использовали также при очень низких давлениях для определения веществ, образующихся в вакууме при работе масляных диффузионных насосов, с целью установить, состоит ли остаточный газ из продуктов десорбции или образован при разложении масла диффузионных насосов [1676], При помощи этого прибора измерялось также выделение кислорода с поверхности, покрытой окислами бария, стронция и магния, под действием бомбардирующих электронов, как функция энергии и плотности бомбардирующих электронов [2125]. Из полученных результатов следовало, что имеет место двухступенчатое электронное возбуждение твердых веществ, связанное с диссоциацией. Некоторое количество кислорода выделяется при очень низких энергиях электронов, вероятно, благодаря десорбции. [c.496]

Из уравнения (61) следует, что в области малых давлений поправка на скольжение газа является существенной, и вычисляемая скорость течения газа возрастает. При очень низких давлениях, когда характер течения газа становится молекулярным, формула (61), естественно, не пригодна для вычисления скорости течения газа. [c.49]

Внешний массообмен при адсорбции индивидуальных веществ (в отсутствие газа-посителя), исключая область низких давлений, протекает с большой скоростью и если, например, концентрация газа в объеме системы поддерживается постоянной, то и на поверхности зерна концентрация также остается приблизительно постоянной в течение всего времени до наступления сорбционного равновесия. В этом случае скорость сорбции определяется скоростью внутренней диффузии и соответствующие дифференциальные уравнения диффузии были рассмотрены в гл. III. [c.224]

При изучении физических явлений, происходящих на поверхности твердых тел, возникает необходимость в получении давлений 10 — 10 " мм рт. ст., т. к. только при таких низких давлениях оказывается возможным сохранить изучаемую поверхность практически свободной от молекул газа в течение длительного времени. Область давлений ниже 10 мм рт. ст. условно называют областью сверхвысокого вакуума. [c.50]

Например, при нормальной (безаварийной) откачке приборов при помощи обычных вакуумных систем состояние низкого вакуума в трубке продолжается сравнительно очень недолго. Поэтому из режимов, относящихся к течению газа при низком вакууме, мы при расчетах, связанных с конструированием вакуумных систем или работой на них, будем для простоты учитывать только вязкостный режим, относя его ко всей области давлений, охватываемых низким вакуумом. [c.341]

Давление в области ионизации источника ионов обычно должно быть порядка 10 —10 мм рт. ст. Это необходимо для образования при бомбардировке электронами достаточного количества ионов. Это давление не должно меняться в течение всего анализа. Повышенное давление в ионизационной камере по сравнению с остальной частью трубки достигается тем, что газ направляется именно в эту ионизационную часть трубки и отсюда уже распространяется в другие ее части. Если газ из напускной системы вытекает в пространство трубки в виде хорошо выраженного молекулярного пучка, направленного неносредственно в электронный пучок, и если для ионизационной камеры применена максимально закрытая конструкция, то для получения ионных пучков нужной интенсивности оказывается достаточным минимальное количество анализируемого образца. Это одновременно позволяет поддерживать в анализаторе низкое давление. [c.74]

На рис. 1.19 дана схема структуры установившегося движения потоков в ВТ с ВЗУ при д = 0,5. Поступая в ВЗУ, сжатый газ движется по сужающимся винтовым каналам, разгоняясь до скоростей порядка звуковых. В этом случае имеются условия для возникновения и сверхзвуковых течений по выпуклой стороне каналов, в первую очередь, за счет значительных поперечных градиентов давления при общем снижении термодинамической температуры за счет непрерывного перераспределения поля скоростей, действия центробежного поля и возникающих вторичных циркуляционных течений и вихрей различного вида по высоте канала происходит и температурное разделение слоев. При этом наиболее низкие термодинамические температуры следует ожидать в средней части слоев. После истечения из каналов ВЗУ газ в виде ленточных спиральных струй движется по цилиндрической поверхности трубы, сохраняя приобретенный характер распределения скорости и температуры по высоте. Центробежное поле создает в области сопловых вводов большие градиенты гидростатического давления в радиальном и меньшие — в осевом направлениях. Нижние и средние слои струй, испытывая различной интенсивности торможение, делают реверс осевой скорости на различном удалении от диафрагмы и образуют охлажденный поток. Нижние слои струй, имеющие относительно средних несколько пониженное давление и повышенную термодинамическую температуру, попадая в области малых давлений за срезом ВЗУ, делают поворот на меньшем удалении от диафрагмы и большем радиусе. [c.49]

Учет истинного профиля скоростей значительно улучшает точность расчета по сравнению с результатами, основанными на использовании в качестве среднего давления величины Р /2. Однако для области низких напряжений такой расчет приводит к сильно завышенным значениям ц1г по сравнению с экспери-ментальными данными. Это можно объяснить тем, что не весь объем газа, вводимого в расплав, дает вклад в величину свободного объема системы возможно также, что газ распределяется в расплаве недостаточно равномерно, оставаясь в виде отдельных включений. Конечно, при выводе расчетных уравнений сделано большое число произвольных допущений, которые могут привести к расхождению вычисленных и измеренных значений отношения т]/т]. Поэтому, прежде чем искать физические объяснения этого расхождения, следовало бы провести более строгий теоретический анализ проблемы, учитывающий неньютоновский характер течения исследуемой системы и изменение градиента скорости вдоль канала. [c.175]

На рис. 33 приведены экспериментальные кривые изменения давления при 25° С, полученные при добавлении фтора к брому. На кривых показано изменение общего давления в зависимости от давления добавленного фтора с учетом содержания инертных примесей в исходном газе. Кривые 1 —6 сняты при начальном давлении брома в реакционном сосуде 51,9 83,2 113,4 148,9 177,8 и 209,8 лш. Кривая 7 получена с насыщенными парами брома (было внесено несколько граммов жидкого брома). При низких начальных давлениях брома добавление фтора приводило сначала к увеличению давления до максимума В), затем к падению до точки С и резкому подъему до точки О. В области от точки А до точки С добавление фтора велось очень медленно, так как при быстром его введении наблюдались небольшие взрывы. Измеряемое давление в этой области было очень устойчивым. Равновесие, очевидно, устанавливалось менее чем через 5 мин. после введения фтора. Выше точки С давление вначале повышалось при каждом добавлении фтора, затем медленно падало, не достигая устойчивой величины даже в течение часа. [c.103]

Такое, казалось бы, противоестественное движение газа из области низкого в область высокого давления обусловлено поведением заряженных частиц, которые под действием электромагнитных сил движутся к оси дуги, увлекая за собой нейтральные частицы. Последние же ионизуются вследствие электрического нагрева, а образовавшаяся плазма вытекает в осевом направлении. Таким образом, магнитное сжатие дуги приводит к появлению насосного Или вернее компрессорного эффекта. В зависимости от конкретных условий массовая скорость в дуге рУг может быть ниже, равна или даже выше, чем в спутном потоке. Одиако в большинстве случаев на участке / рУг в дуге оказывается ниже, чем в периферийной зоне. В соответствии с законом неразрывности течение в холодном газе должно быть ускоренным. По этой причине, а также вследствие трения газа о стенки канала в спутном потоке плазмотрона будет наблюдаться падение статического давления по длине канала. В периферийной зоне образуется пик массовой скорости. Однако по длине канала неравномерность в распределении по сечению должна уменьшаться, что видно из уравнения импульсов, записанного ради упрощения в одномерном приближений [c.148]

При работе крионасоса в переходном, а тем более в вязкостном . режимах течения газа криоповерхность может вести себя калк выходное отверстие звукового сопла или идеальное отвер- тие, разделяющее области высокого и низкого давлений. В этом случае, вследствие газодинамического разгона, скорость газового потока, набегающего на поверхность конденсации, зависит от отношения давлений Р1/Р о, где Ро — давление невозмущенного, газа, т. е. на удалении от криоповерхности, а Р- — давление газа непосредственно перед ней. При Р Р-о = 1 скорость газового потока будет равна нулю, а с уменьшением отношения давлений скорость потока будет возрастать. В пределе при достижении критической величины отношения давлений [c.87]

Экспериментальные установки, показанные на фиг. 3.3, 3.4 и 3.8, имеют три недостатка, особенно при работе в области низких температур неопределенность в измерении давления невозможность поддержания постоянной температуры Т в течение времени, необходимого для установления термодинамического равновесия неопределенность в количестве газа, содержащегося в балластном объеме. Для уменьшения этих недостатков Кистемакер и Кеезом [57] спроектировали сдвоенную установку, похожую в принципе на сдвоенный газовый термометр постоянного объема. Как видно из фиг. 3.9, два сосуда VI и Уг одинаковой конструкции окружены медным кольцом и помещены в сосуд Дьюара. Капилляры и Сг также одинаковы. Недостаток, связанный с изменением температуры, компенсируется за счет сокращения времени, необходимого для измерения. Две экспериментальные точки на р—о-изотерме измеряются одновременно для сосудов и Уг, которые первоначально заполняют так, чтобы получились разные плотности. При низких давлениях на изотерме достаточно двух точек, а конструкция термостата гарантирует равенство температур сосудов У1 и Уг-Использование рентгеновского аппарата позволило быстро и точно фиксировать показания манометров. Время достижения равновесия сокращалось за счет уменьшения количества газа, находящегося при комнатной температуре. Практически это был только газ в балластном объеме манометров. Это является преимуществом по сравнению с установкой фиг. 3.8, где при комнатной температуре в объеме Уо находится большее количество газа. Короче говоря, второй из перечисленных выше недостатков сводится к минимуму с помощью остроумных устройств, сокращающих время проведения эксперимента. Два остальных недостатка уменьшались следующим образом. Точность измерений давления была увеличена за счет усовершенствования манометров, а балластный объем уменьшался за счет уменьшения Уо (фиг. 3.8). Уменьшить балластный объем капилляра. [c.88]

Цепное самовоспламенение. Зависимость скорости резветБ пенных цепных реакций от давления и температуры весьма сложна и своеобразна. Для реакций этого типа существуют два предела давления—верхний и нижний, за которыми реакция перестает итти с самоускорением, вызванным разветвлением цепей. На фиг. 6-3 показаны верхний (точка С) и нижний (точка В) пределы взрыва для смеси На и Оа- В области низкого давления (участок А—В) реакция имеет медленный, установившийся характер. В этой области вероятность обрыва цепей велика и реакция может развиться только до известного предела, переходя в устойчивое, замедленное течение. Нижний предел слабо зависит от температуры и состояния стенок сосуда, в котором идет реакция, и сильно от состава смеси и формы сосуда. Низкие давления благоприятствуют возникновению обрывов цепей на стенках. При росте давления разветвления начинают развиваться. С переходом через нижний предел возникает саморазгон реакции, приводящий к цепному самовоспламенению, а при высоких температурах — к взрыву. Предел этот растет пропорционально квадрату диаметра реакционного сосуда. Примесь инертных газов тормозит диффузию активных частиц к стенкам и, уменьшая обрыв цепей, понижает нижний предел давления. [c.62]

Газовые пленки — не обычное явление, поскольку они существуют только при низких давлениях и больших поверхностях. Они могут образовываться при измеримых давлениях только в том случае, если силы боковой кохезии между цепями достаточно малы. Вследствие точности, которая требуется при измерениях в области низких давлений, их существование в течение долгого времени оставалось неизвестным, так же как в трехмерном мире оставалось неизвестным существование газов почти до шестнадцатого столетия. При более высоких давлениях, при которых экспериментальная техника менее затруднительна, из аналогии между твердыми и жидкими пленками можно было заключить о существовании этих последних, и действительно они в этих условиях были обнаружены. [c.71]

При более низких давлениях газа вязкостный режим течения переходит в молекулярно-вязкостный и затем в молекулярный. Молекулярным потоком Кнудсен назвал область течения, где определяющими являются не столкновения молекул между собой, а их столкновения со стенками трубы 165], когда длина свободного пробега значительно больше характерного размера трубопровода. Теоретическая формула Кнудсена для молекулярного потока, подтвержденная экспериментально с большой точностью, [c.37]

При классификации течений ионизированного газа наиболее важным нз определяющих параметров является давление. При очень низких давлениях средняя длина свободного пробега частиц соизмерима или превосходит характерный размер области, в которой протекает изучаемый процесс. Средняя длина свободного пробега очень быстро увеличивается с падением давления и сравнима с размерами земных лабораторных установок уже при давлении около 10 ат. При более низких давлениях газ можно считать совокупностью движущихся независимо друг от друга частиц. В этом случае возможно не только экспериментальное, но и детальное теоретическое исследование процессов в плазме. Если давление выше 10 ат, то справедливы законы механики сплошных сред. В интервале давлений от 10- до 10- ат находится переходная область, где газ нельзя считать ни континуумом, ни простой совокупностью независимых частиц. Переходной области в плазмодина-мике посвящено очень мало работ. Далее будут рассматриваться сплошные среды. [c.69]

Криохонденсация в области среднего и низкого вакуума. Большее число работ по исследованию криоконденсации относится к области высокого и сверхвысокого вакуума. Однако в последние годы ведутся работы по изучению процессов криоконденсации в области среднего и низкого вакуума, вплоть до атмосферного. Необходимость такого разделения носит принципиальный характер, так как по мере повышения давления конденсируемых газов до значений, соответствующих молекулярно-вязкостному, а затем и вязкостному режимам течения газа, условия криоконденсации существенно изменяются. Процессы криоконденсации в этой области принимают более сложный характер, что объясняется двумя причинами. Во-первых, малой длиной свободного пробега молекул, а следовательно, соударения между молекулами и соударения молекул с криопанелью имеют одинаковое значение, что в свою очередь оказывает влияние на процессы теплообмена в области поверхности криопанели. Во-вторых, при этом режиме течения на единицу по- [c.50]

Общий характер зависимости быстроты откачки насоса от давления во всем диапазоне работы крионасоса (при постоянной те.мпературе криопанели) молено описать следующим образом. При низких давлениях в камере, сравнимых с упругостью паров конденсируемых газов, быстрота откачки насоса равна нулю. С повышением давления быстрота откачки пасоса растет за счет увеличения коэффициента захвата. При достижении некоторого значения Рд2>Рк быстрота откачки практически во всей области молекулярного течения газа имеет при-.мерно постоянное значение до переходного режима. В переходной области, где число Кнудсена принимает значения Кп=5—10, снова начинается повышение быстроты откачки крионасоса. При этом быстрота откачки растет до числа Кнудсена Кп 0,01. [c.110]

При более низких давлениях газа вязкостный режим течения переходит в молекулярно-вязкостный и затем в молекулярный. Молекулярным потоком Кнудсен назвал область течения, где определяющими являются не столкновения молекул между собой, а их столкновения со стенками трубы. Теоретическая формула Кнудсена подтверждена экспериментально с большой точностью [c.220]

Аппаратура для подготовки образца к анализу усложняется при анализе смеси летучих веществ, различие масс которых больше чем у изотопов. В этих случаях перед впусковым капилляром требуется более низкое давление, чтобы обеспечить чисто молекулярный характер течения газа через внусковой капилляр. Кроме того, требуется тщательно измерять давление для целей сравнения с калибровочными спектрами чистых компонентов. Поскольку давление газа в напускном баллоне может быть порядка 0,04 мм рт. ст., удобнее и точнее предварительно измерять давление анализируемого образца газа с помощью жидкостного манометра в небольшом измерительном баллончике (бюретке), после чего впускать его в значительно больший по объему баллон, находящийся перед впусковым капилляром (рис. 12). Имеются также специальные вакуумные манометры для непосредственных измерений давления в области от 10 до 10 мм рт. ст. [48, 49]. [c.72]

Расчеты, проведенные без учета влияния генерации излучения, показывают, что неравномерность газодинамических параметров на срезе коротких сопел оказывает сильное влияние на течение газа в резонаторной области. Неравномерные профили газодинамических параметров в сечениях, расноложеииых винз но потоку, начинают выравниваться, периферийная часть потока с большим давлением поджимает центральную часть, что приводит к возникновению висячей ударной волны, интенсивность которой с увеличением длины возрастает. Из-за наличия за срезом сонла второго класса ударной волны получаются более низкие средние значения коэффициента усиления т]. Поток смеси газов СО2 + N2 + Н2О, истекающей из сопла, рассчитанного на равномерные параметры на выходе, имеет в резонаторной области более высокие запасы колебательной Энергии. [c.289]

Из представленных результатов видно, что сразу после разрыва диафрагмы, т. е. распада произвольного разрыва, в область низкого давления (КНД) идут ударная волна и контактная граница, отделяющая холодный и горячий газы, а в область высокого давления (КВД)—волна разрежения. В начальные моменты времени присутствие частиц не сказывается, и течение формируется, как в чистом (без частиц) газе по замороженной схеме (см. эпюру давления для t = 0,4 мс). Постепенно частицы начинают оказывать заметное влияние на развитие процесса, подтормаживая газ, охлаждая горячий газ в области сжатия и нагревая холодный в области разрежения. В результате бегущий по газовзвеси передний скачок затухает и замедляется, а за шш формируется зона релаксации. С течением временп, если КВД и КПД достаточно длинные для данного размера частиц, конфигурация волн уплотнения асимптотически стремится к своей предельной стационарно структуре (изученнох в 4) до тех пор, пока это стремление не нарушится волнами разгрузки от торца КВД или отражением от торца КНД. Предельная стационарная волна уплотнения может быть как со скачком (при достаточно сильном воздействии, определяемым величиной р Ро) так и полностью размытой. Чем больше массовое содержание частиц р2о/рю, тем требуется более сильное (за счет увеличения р ) стационарное (за счет достаточной длины КВД) воздействие, не зависящее от размера частиц, для сохранения скачка в предельной ударной волне. С уменьшением размера частиц время и расстояние установления стационарной волны сокращаются. Для условий на рис. 4.5.1 характерное время скоростно релаксации [c.354]

Изотермы адсорГции сккси углсгсда Тейлор и Вильямсон [51Ь], исследуя адсорбцию водорода при давлении 1 мм на катализаторе, состоящем из закиси марганца и окиси хрома, полу- чили две изобары, изображенные на фиг. 12, которые ясно указывают на существование двух адсорбционных процессов с промежуточной областью, где одновременно идут оба процесса. Из-за [НИЗКОЙ температуры активированная адсорбция не достигает равновесия в течение измеримого промежутка времени. Подобные изобары получены для адсорбции газов металлами. [c.99]