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## Grundbegriffe der Vakuumtechnik
In der Vakuuumtechnik bezeichnet man den Volumendurchfluss ([Volumenstrom](https://de.wikipedia.org/wiki/Volumenstrom#Normvolumenstrom), siehe Gleichung **(3)**, für viskose Fluide)
In der Vakuuumtechnik bezeichnet man den Volumendurchfluss ([Volumenstrom](https://de.wikipedia.org/wiki/Volumenstrom#Normvolumenstrom), siehe Gleichung **(3)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Vakuum/doc/Hinweise-Vakuum.md), für viskose Fluide)
$$
\begin{equation*}
......@@ -45,7 +45,7 @@ $$
q_{pV} = \left.\frac{\mathrm{d}(pV)}{\mathrm{d}t}\right|_{p=const.} = p\dot{V} = p\,S
\end{equation*}
$$
(siehe Gleichung **(4)** für viskose Fluide).
(siehe Gleichung **(4)** [hier](https://gitlab.kit.edu/kit/etp-lehre/p2-praktikum/students/-/blob/main/Vakuum/doc/Hinweise-Vakuum.md) für viskose Fluide).
Wenn wir beim Saugvorgang von einer adiabatischen Zustandsänderung des Gases ($\delta Q=0$) ausgehen erhalten wir:
......
......@@ -68,6 +68,46 @@ $$
\end{split}
\end{equation*}
$$
Für den Fluss eines Fluids durch ein zylindrisches Rohr mit Radius $R$ wählen wir die Randbedingung $v(R)=0$. Integriert man mit diesen Randbedingungen den obigen Ausdruck von $R$ bis $r$ erhält man das Geschwindigkeitsprofil des Fluids
$$
\begin{equation}
v(r) = \int\limits_{R}^{r}\frac{r}{2\,\eta}\,\frac{\mathrm{d}p}{\mathrm{d}x}\,\mathrm{d}r = \frac{r^{2}-R^{2}}{4\,\eta}\frac{\mathrm{d}p}{\mathrm{d}x},
\end{equation}
$$
das eine $r^{2}$-Abhängigkeit aufweist. Eine laminare Strömung in kreiszylindrischen Rohren mit einer solchen Geschwindigkeitsverteilung nennt man [Poiseuille’sche Strömung](https://de.wikipedia.org/wiki/Gesetz_von_Hagen-Poiseuille). Integriert man das Geschwindigkeitsprofil aus Gleichung **(2)** zusätzlich über die Querschnittsfläche des Rohrs (in der $yz$-Ebene in **Abbildung 2**) erhält man den **Volumendurchfluss** durch das Rohr:
$$
\begin{equation}
\dot{V} = \int\limits_{0}^{2\pi}\int\limits_{0}^{R}\frac{r^{2}-R^{2}}{4\,\eta}\frac{\mathrm{d}p}{\mathrm{d}x}\,r\,\mathrm{d}\varphi\,\mathrm{d}r = -\frac{\pi\,R^{4}}{8\,\eta}\,\frac{\mathrm{d}p}{\mathrm{d}x}.
\end{equation}
$$
Das Minuszeichen in Gleichung **(3)** zeigt, dass $\dot{V}$ der Druckdifferenz entgegen gerichtet ist, d.h. "das Fluid fließt in Richtung des geringeren Drucks". Gleichung **(3)** bezeichnet man als das **Gesetzt von Hagen-Poisseuille**. Demnach gilt entlang der Stömungsrichtung $x$:
$$
\begin{equation*}
\dot{V}\propto R^{4};\qquad \dot{V}\propto \frac{\mathrm{d}p}{\mathrm{d}x}.
\end{equation*}
$$
Für strömdende Gase ist zwar der Massenfluss $\dot{m}$, nicht aber $\dot{V}$ konstant. Trotzdem ist Gleichung **(3)** differenziell anwendbar. Man verwendet es in diesem Fall oft in der Form
$$
\begin{equation}
\begin{split}
& p\dot{V}\,\mathrm{d}x = -\frac{\pi\,R^{4}}{8\,\eta}\,p\,\mathrm{d}p; \\
&\\
&\text{Nach Separation der Variablen:}\\
&\\
&\int\limits_{0}^{\ell}p\dot{V}\,\mathrm{d}x = -\int\limits_{p_{\mathrm{ein}}}^{p_{\mathrm{aus}}}\frac{\pi\,R^{4}}{8\,\eta}\,p\,\mathrm{d}p; \\
&\\
&p\,\dot{V} = -\frac{\pi\,R^{4}}{8\,\eta\,\ell}\left(\frac{p_{\mathrm{aus}}^{2}}{2}-\frac{p_{\mathrm{ein}}^{2}}{2}\right) =
-\frac{\pi\,R^{4}}{8\,\eta\,\ell}\,\overline{p}\,\Delta p \\
&\\
&\text{mit:} \\
&\\
&\overline{p} = \frac{p_{\mathrm{aus}}+p_{\mathrm{ein}}}{2}; \qquad \Delta p = p_{\mathrm{aus}}-p_{\mathrm{ein}},
\end{split}
\end{equation}
$$
wobei $\ell$ dem Abstand zwischen den Messpunkten von $p_{\mathrm{ein}}$ und $p_{\mathrm{aus}}$ entspricht.
# Navigation
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