3. Dynamique des gaz aux basses pressions
Lors de la descente en vide d'une installation, le gaz est mis en mouvement dans un circuit de pompes, canalisations et vannes qui pourvoit aux utilisations prévues. L'idée élémentaire est de détendre le gaz dans un accroissement de volume, puis de l'isoler et de le comprimer, en général à la pression atmosphérique, pour pouvoir le refouler. C'est le rôle de la pompe. On la caractérise d'abord par une grandeur qui traduit la vitesse avec laquelle le volume supplémentaire est délivré. On emploie indifféremment le terme de débit-volume (qv) ou vitesse de pompage (S) qui s'exprime en mètres cubes par heure ou en litres par seconde (1 m3h− 1 = 0,28 ls−1). Cette grandeur dépend pour l'essentiel des caractéristiques mécaniques de la pompe, si celle-ci est de bonne qualité, et assez peu de la pression. Elle est indiquée dans les documentations des constructeurs. Sous la pression pa, dn molécules traversent ainsi la bride d'admission de la pompe toutes les unités de temps dt, puis sont refoulées un peu plus tard à l'extérieur sous un volume évidemment plus petit. On peut appliquer la loi des gaz parfaits aux dn molécules. On a ainsi : paS = kTdn/dt = Q. Q est le flux gazeux, mesuré en hPa ( m3h−1 ou hPa ( ls−1. Si l'on utilise la masse moléculaire M du gaz, on obtient le débit massique qm = QM/RT, où R est la constante des gaz parfaits (8,31 JK−1 mol−1). En l'absence de fuite et d'endroit capable de piéger les molécules, dn reste égal à lui-même ; et, si l'on admet de plus que la température ne varie pas, le flux est constant tout le long du circuit. On peut écrire : Q = piSi = cte. On dit que le flux est conservatif.
Appliquons cette condition à une section située dans une canalisation en amont de la pompe, où la pression pe est toujours supérieure à la pression pa en raison de l'éloignement dans le sens contraire de l'écoulement du gaz. Le flux permet d'expliciter les pre […]
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