Portata di un gas

La quantità di gas che fluisce attraverso una canalizzazione può essere definita:

–          come massa o numero di molecole che attraversano una sezione della canalizzazione nell’unità di tempo

–          come il volume V’ di gas che attraversa una sezione della canalizzazione misurato alla pressione esistente nella canalizzazione. L’unità di misura di V’ nel S.I. è m3/s

–          come volume Q di gas normalizzato ad una pressione di riferimento

Quest’ultima definizione è quella più comunemente usata in quanto si adatta più facilmente ai calcoli della tecnica del vuoto. Si ha quindi

Q = V’P  (1)

la cui unità di misura è m3 Pa/s. La portata Q nei sistemi da vuoto è spesso espressa in lusec in cui lusec =[ mmHg L/s]

Le pareti di una canalizzazione tendono a opporsi al flusso del gas; per analogia con i circuiti elettrici si suppone che l’impedenza Z di un tubo sia uguale al rapporto tra la differenza ΔP della pressione ( differenza di potenziale nei circuiti elettrici) esistente tra le due estremità della canalizzazione e la quantità Q ( intensità di corrente nei circuiti elettrici) da cui questa dipende. La differenza di pressione fa sì che vi sia un passaggio di gas tra la regione a pressione maggiore a quella a pressione minore. La relazione che intercorre tra Z e Q è data dall’espressione:
Z = P1 – P2 / Q

L’inverso di Z ovvero il rapporto Q/ P1 – P2 definisce la conduttanza:

C = Q/ P1 – P2

La conduttanza corrisponde al volume, riferito ad una pressione pari all’unità di gas che attraversa la canalizzazione quando fra i suoi estremi esiste una differenza di pressione unitaria.

Ragionando sempre in analogia con i circuiti elettrici se si hanno più tubi in serie o in parallelo le cui conduttanze siano C1, C2, C3 … la conduttanza del sistema è data, nel caso di un circuito in parallelo da:
C(parallelo) =  C1 + C2 +  C3

e nel caso di un circuito in serie:
1/ C(serie) = 1/C1 + 1/C2 + 1/ C3

La velocità di aspirazione S di una pompa di qualsiasi tipo è definita come il volume V’ di gas aspirato dal sistema nell’unità di tempo misurato alla pressione P. Dalla (1) si ha

S = Q/P

La quantità Q di gas è quella che attraversa una sezione qualunque del sistema mentre P è la pressione misurata alla bocca della pompa.

Una pompa nella maggior parte dei casi viene collegata tramite una conduttanza. La velocità di aspirazione all’ingresso del recipiente può risultare notevolmente inferiore rispetto a quella della pompa stessa. Se So è la velocità di aspirazione della pompa e C è la conduttanza di allacciamento, la velocità S di aspirazione che interessa è data da:
1/S = 1/So + 1 /C

Da cui S = SoC/So+C

Questa relazione è di fondamentale importanza nel progetto di un impianto da vuoto: essa indica che è sempre conveniente, quando è possibile, per un buon uso delle pompe collegarle con C >> So. Infatti in questo caso la velocità di aspirazione nel recipiente sarà circa uguale a quella della pompa: S ≅ So

Nel caso in cui C << So la velocità di aspirazione risulta limitata alla velocità della canalizzazione

 

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Author: Chimicamo

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