§ 3.1.2. Зависимость коэффициента вязкости

Температурную зависимость коэффициента вязкости можно определить, если подставить в (3.2) v_ар и L соответственно из формул (1.18) и (1.41):

  В соответствии с (3.5) n зависит от Т_х, где х изменяется от 1/2 при высоких температурах (Т>С) до 3/2 при низких температурах (T<С). Во всех случаях коэффициент динамической вязкости увеличивается при повышении температуры газа.

Значения коэффициентов динамической вязкости для некоторых газов при T=273 К даны в табл. 3.1.

Для двухкомпонентной смеси коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле

d_T1 и d_T2 находят из (1.40). Величина n 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

Знак «—» в формуле (3.7) означает, что направление силы трения противоположно направлению переносной скорости о„.

Сила трения в области высокого вакуума пропорциональна молекулярной концентрации или давлению газа. Уравнение (3.7) с учетом (1.18) можно преобразовать к следующему виду:

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: d_vJd_x=vn/(d + 2L), где d — расстояние между поверхностями переноса. Тогда с учетом (3.4) сила трения в области среднего вакуума  

Легко заметить, что в условиях низкого вакуума при L→0 формула (3.9) совпадает с (3.1), а в условиях высокого вакуума при L→∞ — с (3.8).

Зависимость от давления силы трения тонкой пластины площадью А = 1 м2 движущейся в воздухе при Т=273 К со скоростью v_n=1м/с, при расстоянии между поверхностями переноса d=1м показана на рис. 3.2.

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 газов используется в технологии получения вакуума. На этом принципе работают струйные эжекторные насосы, выпускаемые промышленностью для работы в области низкого вакуума.