Эффективная скорость
Насос и линия работают как последовательно соединённые сопротивления потоку газа (W = 1/S). Сложение обратных величин даёт эффективную скорость на фланце камеры.
1 / Seff = 1 / S + 1 / C
В молекулярном режиме проводимость практически не зависит от давления, поэтому расчёт применяется напрямую. В переходном и вязкостном режимах C зависит от давлений на концах линии; S и C должны относиться к одной рабочей точке, а результат следует рассматривать как предварительную оценку.
Последовательные элементы
Проводимости элементов линии складываются так же, как сопротивления: труба, клапан, сильфон и ловушка дают общую проводимость меньше самой малой из них.
1 / C = 1 / C₁ + 1 / C₂ + … + 1 / Cn
В молекулярном режиме отдельные проводимости можно складывать напрямую по обратным величинам. В переходном и вязкостном режимах проводимость каждого элемента зависит от локальных давлений, поэтому простой расчёт всей сложной трассы требует согласования рабочих точек. Калькулятор это сложение автоматически не выполняет.
Проводимость прямой трубы
Для длинной прямой круглой трубы с воздухом при ~20 °C используется уравнение Кнудсена, охватывающее переход от ламинарного режима к молекулярному.
C = 135·(d⁴/l)·p̄ + 12,1·(d³/l)·(1 + 192·d·p̄)/(1 + 237·d·p̄)
d и l — в сантиметрах, p̄ — в мбар, C — в л/с. При p̄ → 0 остаётся молекулярный предел C = 12,1·d³/l; при большом d·p̄ доминирует ламинарный член C = 135·d⁴·p̄/l (Пуазёйль).
Режим течения
Режим оценивается по произведению d·p̄ для воздуха при ~20 °C. Границы получены из средней длины свободного пробега (λ·p ≈ 6,6·10⁻³ мбар·см) и являются справочной эвристикой, а не резкой физической границей.
d·p̄ < 10⁻² — молекулярный
10⁻² … 6·10⁻¹ — переходный (Кнудсена)
d·p̄ > 6·10⁻¹ — вязкостный
Для газов, отличных от воздуха, и других температур границы смещаются пропорционально λ·p. В вязкостной области при большом расходе течение может стать турбулентным, и формула Пуазёйля перестаёт быть применимой.
