Geleiding C (l · s ^-1)

De pV-stroom door een willekeurig leidingelement, d.w.z. leiding of slang, kleppen, mondstukken, openingen in een wand tussen twee vaten, enz., wordt aangegeven met

Hierbij is Δp = (p₁ - p₂ ) het verschil tussen de druk aan de inlaat- en uitlaatzijde van het leidingelement. De proportionaliteitsfactor C wordt aangeduid als de geleidingswaarde of gewoonweg 'geleiding'. Deze wordt beïnvloed door de geometrie van het leidingelement en kan zelfs voor enkele eenvoudigere configuraties worden berekend. 

In het hoog- en ultrahoogvacuümbereik is C een constante die onafhankelijk is van de druk; in het ruwe en middelhoge regime is het daarentegen afhankelijk van de druk. Daarom moet de berekening van C voor de leidingelementen afzonderlijk worden uitgevoerd voor de afzonderlijke drukbereiken. 

Uit de definitie van het volumedebiet kan ook worden gesteld dat: De geleidbaarheidswaarde C het debietvolume door een leidingelement is. De vergelijking (1,11) kan worden beschouwd als de "Ohmse wet voor vacuümtechnologie", waarbij qpV overeenkomt met de stroom, Δp met de spanning en C met de elektrische geleidingswaarde. Analoog aan de wet van Ohm in de elektriciteitswetenschap wordt de weerstand tegen stroming 

is ingevoerd als de omgekeerde waarde van de geleidingswaarde. De vergelijking (1,11) kan dan als volgt worden herschreven: 

Voor serieschakeling geldt direct: 

Bij parallelschakeling geldt het volgende:

De effectieve pompsnelheid die nodig is om een vat te evacueren of om een proces in een vacuümsysteem uit te voeren, komt alleen overeen met de inlaatsnelheid van een bepaalde pomp (of het pompsysteem) als de pomp rechtstreeks op het vat of systeem is aangesloten. Praktisch gezien is dit slechts in zeldzame situaties mogelijk. Het is bijna altijd noodzakelijk om een tussenleidingsysteem op te nemen dat bestaat uit afsluiters, afscheiders, koudevangers en dergelijke. Dit alles vertegenwoordigt een stromingsweerstand , waardoor de effectieve pompsnelheid S _eff altijd lager is dan de pompsnelheid S van de pomp of het pompsysteem alleen. Om een bepaalde effectieve pompsnelheid bij het vacuümvat te garanderen, is het dus noodzakelijk om een pomp met een hogere pompsnelheid te selecteren. De correlatie tussen S en S _eff wordt aangegeven door de volgende basisvergelijking: 

Hier C is de totale geleidingswaarde voor het leidingsysteem, samengesteld uit de individuele waarden voor de verschillende componenten die in serie zijn aangesloten (kleppen, baffles, afscheiders, enz.):

Vergelijking (1,24) vertelt ons dat alleen in de situatie waarin C = ∞ (wat betekent dat de stromingsweerstand gelijk is aan 0) S = S _eff zal zijn. Er zijn een aantal nuttige vergelijkingen beschikbaar voor de vacuümtechnicus om de geleidingswaarde C voor leidingsecties te berekenen. De geleidingswaarden voor afsluiters, koudevangers, afscheiders en dampschermen moeten in de regel empirisch worden bepaald. 

In het algemeen moet worden opgemerkt dat de geleidbaarheid in een vacuümcomponent geen constante waarde is die onafhankelijk is van de heersende vacuümniveaus, maar veeleer sterk afhangt van de aard van de stroom (continue of moleculaire stroom) en dus van de druk. Bij het gebruik van geleidbaarheidsindexen in vacuümtechnologieberekeningen moet er daarom altijd op worden gelet dat alleen de geleidbaarheidswaarden die van toepassing zijn op een bepaald drukregime in dat regime mogen worden toegepast. 

Indien men de tweede term in (1,26) herschrijft in de volgende vorm 

met

uit het verloop van de functie kunnen de twee belangrijke grenzen worden afgeleid

Limiet voor laminaire stroming 

Limiet voor moleculaire stroom 

In het moleculaire stroomgebied is de geleidingswaarde onafhankelijk van de druk! 

In het overgangsgebied moet de volledige Knudsen-vergelijking (1,26) worden gebruikt. 

Geleidbaarheidswaarden voor rechte leidingen met standaard nominale diameters worden weergegeven in afbeelding 9,5 (laminaire stroming) en afbeelding 9,6 (moleculaire stroming). Aanvullende nomogrammen voor geleidingsbepaling zijn ook te vinden in afbeeldingen 9,8 en 9,9. 

Voorbeeld: Welke diameter d moet een 1,5 m lange leiding hebben, zodat deze een geleidingsvermogen van ca. C = 1000 l/sec in het molecuulstroomgebied heeft? De punten l = 1,5 m en C = 1000 l/sec worden verbonden door een rechte lijn die wordt verlengd tot het snijpunt van de schaal voor de diameter d. De waarde d = 24 cm wordt verkregen. De ingangsgeleiding van de buis, die afhankelijk is van de verhouding d / l en bij korte buizen niet mag worden verwaarloosd, wordt door een correctiefactor α in acht genomen. Bij d / l < 0,1 kan α op 1 worden ingesteld. In ons voorbeeld d/l = 0,16 en α = 0,83 (snijpunt van de rechte lijn met de a-schaal). Hierdoor wordt de effectieve geleiding van de leiding verlaagd tot C · α = 1000 · 0,83 = 830 l/sec. Als d wordt verhoogd tot 25 cm, krijgt men een geleidbaarheid van 1200 · 0,82 = 985 l/sec (stippellijn).

Handelwijze: Voor een bepaalde lengte (l) en binnendiameter (d) moet de geleidingscoëfficiënt C_m, die onafhankelijk is van de druk, in het moleculaire stromingsgebied worden bepaald. Om de geleidingscoëfficiënt C* in het laminaire stromings- of Knudsen-stromingsgebied te vinden bij een gegeven gemiddelde druk van p in de buis, moet de eerder berekende geleidingswaarde voor Cm worden vermenigvuldigd met de correctiefactor a die in het nomogram is bepaald: C* = C_m · α.

Voorbeeld: een buis met een lengte van 1 m en een binnendiameter van 5 cm heeft een (ongecorrigeerde) geleiding C van ongeveer 17 l/s in het moleculaire stroomgebied, zoals bepaald met behulp van de betreffende verbindingslijnen tussen de schaal 'l' en de schaal 'd'. De aldus bepaalde geleidingscoëfficiënt C moet worden vermenigvuldigd met de clausingfactor γ = 0,963 (kruising van de verbindingslijn met de γ-schaal) om de werkelijke geleidingscoëfficiënt Cm in het moleculaire stromingsgebied te verkrijgen: C_m · γ = 17 · 0,963 = 16,37 l/s. In een buis met een lengte van 1 m en een binnendiameter van 5 cm is een moleculaire stroming van toepassing als de gemiddelde druk p in de buis < 2,7 · 10 ^-3 mbar is. Om de geleidbaarheid C* te bepalen bij hogere drukwaarden dan 2,7 · 10 ^-3 mbar, bij 8 · 10-2 mbar (= 6 · 10 ^-2 torr), wordt bijvoorbeeld het overeenkomstige punt op de p-schaal verbonden met het punt d = 5 cm op de 'd'-schaal. Deze verbindingslijn snijdt de schaal 'α' op het punt α = 5,5. De geleiding C* bij p = 8 · 10 ^-2 mbar is: C* = C_m · α = 16,37 · 5,5 = 90 l/s.

b) Geleidbaarheidswaarde C voor een doorlaat A 

(A in cm² ): Voor een continue stroom (viskeuze stroom) gelden de volgende vergelijkingen (na Prandtl) voor lucht bij 68 °F (20 °C), waarbij p₂ /p₁ = δ:  

δ = 0,528 is de kritieke druksituatie voor lucht 

Bij δ < 0,528 wordt het debiet gesmoord, waardoor het gasdebiet constant is. Bij moleculaire stroom (hoogvacuüm) geldt het volgende voor lucht: 

In figuur 1,3 worden bovendien de pompsnelheden S* _viscositeit en S* _mol gegeven met betrekking tot het gebied A van de opening en als functie van δ = p₂ /p₁. De gegeven vergelijkingen gelden voor lucht bij 68 °F (20 °C). De molaire massa's voor het stromende gas worden in aanmerking genomen in de algemene vergelijkingen, die hier niet worden getoond. 

Bij het werken met andere gassen moeten de gespecificeerde geleidingswaarden voor lucht worden vermenigvuldigd met de factoren in tabel 1,1. 

De geleidbaarheidswaarden voor leidingen en openingen waar lucht en andere gassen doorheen stromen, kunnen met nomografische methoden worden bepaald. Het is mogelijk om niet alleen de geleidbaarheidswaarde voor leidingen te bepalen bij gespecificeerde waarden voor diameter, lengte en druk, maar ook de grootte van de leidingdiameter die vereist is wanneer een pompset een bepaalde effectieve pompsnelheid bij een bepaalde druk en een bepaalde lengte van de leiding moet bereiken. Het is ook mogelijk om de maximaal toegestane leidinglengte vast te stellen als de andere parameters bekend zijn. De natuurlijk verkregen waarden gelden niet voor turbulente stromingen. Bij twijfel moet het Reynolds-getal Re worden geschat aan de hand van de onderstaande relatie.

Hierbij is q_pV = S · p het debiet in mbar l/s, d de diameter van de leiding in cm. 

Nomogrammen die in de praktijk nuttig zijn gebleken, zijn te zien in Fig. 9,8 en Fig. 9,9. 

Geleidbaarheidswaarden voor andere elementen

Wanneer de leiding bochten of andere bochten bevat (bijvoorbeeld in haakse afsluiters), kan hiermee rekening worden gehouden door uit te gaan van een grotere effectieve lengte van de leiding. Dit kan als volgt geschat worden:

De technische gegevens in de Leybold-catalogus vermelden de geleidingswaarden voor dampremmende elementen, koudevangers, adsorptievangers en kleppen voor het moleculaire stroombereik. Bij hogere drukwaarden, bijv. in het Knudsen- en laminaire stromingsbereik, hebben kleppen ongeveer dezelfde geleidingswaarden als leidingen met overeenkomstige nominale diameters en axiale lengtes. Voor haakse afsluiters moet de geleidingsberekening voor een bocht worden toegepast. 

Voor stoffilters die worden gebruikt om gasballastpompen en stuwpompente beschermen, wordt de procentuele beperkingswaarde voor de verschillende drukniveaus vermeld in de catalogus. Andere componenten, met name de condensaatafscheiders en condensors, zijn zo ontworpen dat ze de pompsnelheid niet merkbaar verminderen.

De volgende vuistregel kan worden gebruikt voor de afmetingen van vacuümleidingen: De leidingen moeten zo kort en breed mogelijk zijn. Ze moeten ten minste dezelfde doorsnede hebben als de inlaatpoort bij de pomp. Als bijzondere omstandigheden het verkorten van de zuigleiding verhinderen, is het raadzaam, wanneer dit technisch en economisch verantwoord is, een stuwpomp in de zuigleiding op te nemen. Deze werkt dan als een gasaandrijvende pomp die de lijnimpedantie vermindert.