Free molecular flow describes the fluid dynamics of gas where the mean free path of the molecules is larger than the size of the chamber or of the object under test. For tubes/objects of the size of several cm, this means pressures well below 10−3 mbar. This is also called the regime of high vacuum, or even ultra-high vacuum. This is opposed to viscous flow encountered at higher pressures. The presence of free molecular flow can be calculated, at least in estimation, with the Knudsen number (Kn). If Kn > 10, the system is in free molecular flow, also known as Knudsen flow.
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| - Molekulare Strömung (de)
- Free molecular flow (en)
- Молекулярна течія (uk)
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| - Молекуля́рна течія́ (англ. molecular flow) або ві́льна молекуля́рна течія́ (англ. free molecular flow) або кну́дсенівський поті́к (англ. Knudsen flow) — течія (режим течії) газу в трубопроводі за умов, коли середня довжина вільного пробігу молекул значно перевищує внутрішній розмір поперечного перерізу трубопроводу (число Кнудсена Kn >>1) й газ за цих умов не можна розглядати як суцільне середовище. Для розмірів потоків порядку декількох сантиметрів режим молекулярної течії спостерігається при високому вакуумі за тиску 10−3 мм рт. ст., при русі газу через діафрагму (у пористому середовищі), коли геометричні параметри потоку малі це значення тиску буде вищим. (uk)
- Free molecular flow describes the fluid dynamics of gas where the mean free path of the molecules is larger than the size of the chamber or of the object under test. For tubes/objects of the size of several cm, this means pressures well below 10−3 mbar. This is also called the regime of high vacuum, or even ultra-high vacuum. This is opposed to viscous flow encountered at higher pressures. The presence of free molecular flow can be calculated, at least in estimation, with the Knudsen number (Kn). If Kn > 10, the system is in free molecular flow, also known as Knudsen flow. (en)
- Molekulare Strömung herrscht im Gegensatz zur viskosen Strömung, wenn die mittlere freie Weglänge der Gasteilchen deutlich größer ist als der Durchmesser der Strömung, d. h. wenn die Knudsen-Zahl deutlich größer als 1 ist: Molekulare Strömung ist im Hoch- und Ultrahochvakuumbereich vorherrschend. Für Abschätzungen in der Raumfahrt wird gemäß ECSS-E-10-04A mit einer freien Molekularströmung gerechnet, wenn die Knudsen-Zahl größer ist als 3. Für kleine Satelliten trifft dies ab einer Orbithöhe von 150 km zu, für große Objekte (ISS) ab 250 km. (de)
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| - Molekulare Strömung herrscht im Gegensatz zur viskosen Strömung, wenn die mittlere freie Weglänge der Gasteilchen deutlich größer ist als der Durchmesser der Strömung, d. h. wenn die Knudsen-Zahl deutlich größer als 1 ist: Molekulare Strömung ist im Hoch- und Ultrahochvakuumbereich vorherrschend. Anschaulich bedeutet dies, dass aufgrund des Mangels an Teilchen in einer Vakuumkammer annähernd keine Wechselwirkungen mehr untereinander stattfinden, sondern nur noch Stöße mit den begrenzenden Wänden. Bei einfachen Sorptionspumpen wird diese Eigenschaft genutzt, um mittels hochporöser Oberflächen Teilchen zu binden. Mit diesem passiven System kann bereits ein schwaches Hochvakuum erzeugt werden. Ionengetterpumpen basieren auf dem gleichen Prinzip, forcieren die Physisorption von freien Teilchen aber durch Ionisation und elektrische Felder. Hiermit ist auch Ultrahochvakuum erreichbar. Für Abschätzungen in der Raumfahrt wird gemäß ECSS-E-10-04A mit einer freien Molekularströmung gerechnet, wenn die Knudsen-Zahl größer ist als 3. Für kleine Satelliten trifft dies ab einer Orbithöhe von 150 km zu, für große Objekte (ISS) ab 250 km. (de)
- Free molecular flow describes the fluid dynamics of gas where the mean free path of the molecules is larger than the size of the chamber or of the object under test. For tubes/objects of the size of several cm, this means pressures well below 10−3 mbar. This is also called the regime of high vacuum, or even ultra-high vacuum. This is opposed to viscous flow encountered at higher pressures. The presence of free molecular flow can be calculated, at least in estimation, with the Knudsen number (Kn). If Kn > 10, the system is in free molecular flow, also known as Knudsen flow. In free molecular flow, the pressure of the remaining gas can be considered as effectively zero. Thus, boiling points do not depend on the residual pressure. The flow can be considered to be individual particles moving in straight lines. Practically, the "vapor" cannot move around bends or into other spaces behind obstacles, as they simply hit the tube wall. This implies conventional pumps cannot be used, as they rely on viscous flow and fluid pressure. Instead, special sorption pumps, ion pumps and momentum transfer pumps i.e. turbomolecular pumps are used. Free molecular flow occurs in various processes such as molecular distillation, ultra-high vacuum equipment such as particle accelerators, and naturally in outer space. The definition of a free molecular flow depends on the distance scale under consideration. For example, in the interplanetary medium, the plasma is in a free molecular flow regime in scales less than 1 AU; thus, planets and moons are effectively under particle bombardment. However, on larger scales, fluid-like behavior is observed, because the probability of collisions between particles becomes significant. (en)
- Молекуля́рна течія́ (англ. molecular flow) або ві́льна молекуля́рна течія́ (англ. free molecular flow) або кну́дсенівський поті́к (англ. Knudsen flow) — течія (режим течії) газу в трубопроводі за умов, коли середня довжина вільного пробігу молекул значно перевищує внутрішній розмір поперечного перерізу трубопроводу (число Кнудсена Kn >>1) й газ за цих умов не можна розглядати як суцільне середовище. Для розмірів потоків порядку декількох сантиметрів режим молекулярної течії спостерігається при високому вакуумі за тиску 10−3 мм рт. ст., при русі газу через діафрагму (у пористому середовищі), коли геометричні параметри потоку малі це значення тиску буде вищим. (uk)
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