Теоретичні відомості. Мета роботи - вивчення будови і принципу роботи манометричного перетворювача ПМТ, манометра опору, іонізаційного манометричного перетворювача ПМІ

ВИМІРЮВАННЯ СЕРЕДНЬОГО І ВИСОКОГО ВАКУУМУ

Мета роботи - вивчення будови і принципу роботи манометричного перетворювача ПМТ, манометра опору, іонізаційного манометричного перетворювача ПМІ, отримання навичок вимірювання тиску за допомогою манометричної лампи ПМТ-2, ПМІ-2 і вакууметра ВИТ - 1А.

Теоретичні відомості

1.1 Принцип роботи і будова манометра опору і термопарного манометричного перетворювача ЛТ – 2 (ПМТ-2)

Вимірювання тиску, який встановлюється при відкачці вакуумної системи, можна виконувати за допомогою манометричних перетворювачів, які працюють на основі різних принципів.

Манометричні перетворювачі ЛТ-2 і манометри опору називаються тепловими манометрами і побудовані на основі залежності теплопровідності газу від тиску. Теплопровідність газу відноситься до явища переносу тепла в газах.

За законом Фур’є потік тепла Q пропорціональний градієнту температури

Q = -k . (1)

Коефіцієнт пропорціональності k називається коефіцієнтом теплопровідності в напрямі осі x.

На основі молекулярно - кінетичної теорії газу

k = r u l c , (2)

де r - густина газу, яка дорівнює добутку маси газу на число молекул в одиниці обєму (r = m • n), u - середня квадратична швидкість молекул, l - середня довжина вільного пробігу молекул і c - питома теплоємність газу при постійному об’ємі.

Рис. 1.

Оскільки l ~1/p, а r ~ p, то можна зробити висновок, що тепло-провідність газу не залежить від тиску. Але така залежність зберігається не завжди. Коли тиск знижується і число зіткнень молекул між собою стає меншим ніж число зіткнень молекул зі стінками об’єму, в якому знаходиться газ, тоді коефіцієнт теплопровідності стає залежним від тиску. Дійсно, у цьому випадку перенос тепла буде відбуватись більше за рахунок зіткнень молекул зі стінками і нагрітим тілом і середню довжину вільного пробігу молекул (вона повинна бути більшою за характерний розмір об’єму) можна прийняти за постійну величину в відповідному діапазоні тиску.

З експерименту виходить, що коефіцієнт в’язкості газу h залежить від тиску так, як зображено на рис. 1, тобто зменшується тільки у відповідному діапазоні низького тиску, що відповідає при визначених розмірах об’єму, де знаходиться газ, режиму молекулярної течії газу. Коефіцієнт теплопровідності k виражається через коефіцієнт в’язкості як k = h × c , тому можна вважати, що у визначеному діапазоні і k = q × р (q = Const).

У теплових манометричних перетворювачах використовується явище переносу тепла газом від нагрітої протікаючим електричним струмом тонкої платинової нитки до стінок трубки, у якій розміщена нитка.