气体在管道中的流动状态分析

气体沿管道的流动状态可分为四种：湍流、粘滞流、分子流和粘滞-分子流。

1.湍流

当气体的压力和流速较高时，气体流动是惯性力在起作用。气体流线不直，也不规则，而是处于漩涡状态，即漩涡时而出现，时而消失。

湍流仅在粗抽泵开始工作的一瞬间才出现。粗抽泵在大气压附近工作时，就会形成湍流。除了特别大的真空容器外，一般湍流持续的时间很短，因而计算时通常不考虑。

2.粘滞流

粘滞流出现于气体压力较高、流速较小的情况下。它的惯性力很小，气体的内摩擦力起主要作用。此时，流动的方向变为直线，只是在管道的不规则处稍许弯曲。通过管道的气体流量与管道两端压力的平方差成正比，即Q∝（p²₁-p²₂）。

管道中各层气体具有不同的速度，流动层次分明。管壁附近的气体几乎不流动，一层气体在另一层气体上滑动，流速的最大值在管道的中心。气体分子的平均自由程λ比管道直径d小得多。(www.xing528.com)

3.分子流

分子流出现在管道内压力很低、气体分子的平均自由程λ比管道直径d大得多的情况下。此时，气体分子的内摩擦已不存在，分子间的碰撞可以忽略，分子与管壁之间碰撞频繁。气体分子沿管道作热运动，分子自由而独立地通过管道。通过管道的气体流量与管道两端的压力差成正比，即Q∝（p₁-p₂）。

4.粘滞-分子流

介于粘滞流和分子流之间的流动状态称为粘滞-分子流，也称过渡流。它在压力不太高、气体分子平均自由程λ≈d时发生。

对于漏孔来说，由于漏孔形状相当复杂，因此判别通过漏孔的气流状态是比较困难的。据有关资料介绍，当漏孔直径d＞5μm时，可以认为是粘滞流，对应漏率约为10^-5Pa·m³/s以上；当漏孔直径d＜1μm时，认为是分子流，对应漏率约为10^-9Pa·m³/s以下。对于铂丝-玻璃标准漏孔来说，当漏量小于10^-7Pa·m³/s时为分子流。