LeakLab · расчётная подготовка испытаний
ВИДЕОИНСТРУКЦИЯ · РУССКИЙ ЯЗЫК · 1 МИН 16 С
Как линия ограничивает быстроту откачки
Короткий разбор примера. После просмотра подставьте свои данные в калькулятор.
- Задайте геометрию линии, газ и его температуру.
- Введите быстроту насоса в л/с и объём камеры.
- Выберите остаточную долю гелия и сравните проводимость, эффективную быстроту и время очистки.
Учебный пример: Гелий; труба 50 мм × 5 м; насос 100 л/с; камера 0,1 м³. Проводимость около 8,14 л/с, эффективная быстрота 7,53 л/с, очистка до 1 % — около 61 с.
Граница модели: Быстрота выражается в литрах в секунду, не в литрах. Модель рассчитана на молекулярный режим, прямую гладкую длинную трубу, постоянные параметры и равномерное смешение газа. Клапаны и гофру учитывают отдельно.
Перейти к расчёту
Последовательные сопротивления газовому потоку
Насос удаляет газ через линию с конечной проводимостью. Поэтому эффективная быстрота у камеры всегда меньше каждой из величин Sнас и C. Если проводимость намного меньше быстроты насоса, замена насоса на более мощный даёт небольшой эффект. Увеличение диаметра часто действует сильнее: в молекулярной модели длинной круглой трубы проводимость пропорциональна кубу диаметра.
Математическая модель
В формуле проводимости d и L — в см, T — в К, M — в г/моль; C — в л/с. Для τ объём и быстроту согласуют. ε — доля остаточного сигнала, например 0,01 для 1 %.
Калькулятор и визуализация
Измените исходные данные: результат и схема пересчитываются автоматически. Допускаются десятичная запятая и запись вида 1e-7. Кнопка «Вернуть пример» восстанавливает учебные значения.
Пример, допущения и область применимости
Увеличение быстроты насоса мало помогает, когда газовый тракт ограничивает поток. Для длинной прямой круглой трубы в молекулярном режиме проводимость зависит от куба диаметра, обратной длины и корня из отношения температуры к молярной массе:
В формуле C выражается в л/с, d и L — в сантиметрах, T — в кельвинах, M — в г/моль. В калькуляторе диаметр вводится в мм, длина в м, объём в м³; преобразование единиц выполняется автоматически. Для гелия M = 4,0026, воздуха — 28,97, аргона — 39,948 г/моль. Быстрота насоса должна соответствовать выбранному газу.
После начала непрерывной подачи гелия относительный сигнал равен 1 − exp(−t/τ). После её прекращения избыток сигнала над фоном спадает как exp(−t/τ). Для достижения доли r от плато требуется −τ·ln(1−r); для снижения до доли ε от сигнала в момент отключения требуется −τ·ln ε.
Пример. Труба 50 мм длиной 5 м даёт по гелию около 8,14 л/с. С насосом 100 л/с эффективная быстрота составляет около 7,53 л/с. Для 0,1 м³ время 95 % — около 39,8 с, очистка до 1 % сигнала при отключении — около 61,2 с. Эти интервалы различаются и оба важны при последовательном контроле нескольких зон.
Нарастание и восстановление фона
Во время подачи гелия сигнал стремится к плато, после прекращения подачи избыток над фоном затухает. Интервалы до 95 % плато и до 1 % остатка различаются. Остаточный процент в калькуляторе отсчитывается от сигнала в момент прекращения подачи, а не от полного плато. Если подача была короткой, максимум остаётся ниже стационарного значения, что видно на графике.
Распределённые системы и ограничения
Модель использует один хорошо перемешанный объём и одну постоянную времени. Длинные разветвлённые трубопроводы, многослойная изоляция, эластомеры и скрытые полости могут давать несколько характерных времён. Для гофры, тройников и клапанов нельзя подставлять длину гладкой трубы без отдельного обоснования. Молекулярный режим проверяют по рабочему давлению и размеру канала; первичная откачка от атмосферы этой моделью не рассчитывается.