利用經(jīng)典的分子流、黏滯流、過渡流流導(dǎo)公式及圓管分子流流導(dǎo)幾率的精確數(shù)值解，對(duì)21 世紀(jì)數(shù)篇文獻(xiàn)呈現(xiàn)的漏孔流導(dǎo)隨上游壓力變化關(guān)系曲線進(jìn)行了分析，并將密封器件的漏孔簡化為長圓管，得出了以下結(jié)論：從流量角度觀察氣流是否偏離分子流狀態(tài)是非常不靈敏的，因此可以認(rèn)為，如果上游壓力不超過1 × 10⁵Pa，對(duì)于等效標(biāo)準(zhǔn)漏率L < 1.4 Pa.cm³/ s 的漏孔，氣流大致處于分子流狀態(tài)；當(dāng)任務(wù)允許的L 最大值Lmax 《 14 Pa.cm³ / s 時(shí)，不論L 的值是大是小，均不必考慮氣流是否偏離分子流狀態(tài)；僅在壓氦法的壓氦階段，當(dāng)L max和L 均接近1.4 Pa.cm³/ s 時(shí)，從流量角度氣流會(huì)處于黏滯流狀態(tài)，導(dǎo)致合格判據(jù)偏保守；而在壓氦法的其他階段和預(yù)充氦法各階段，只要L < 14 Pa.cm³/ s，氣流均處于分子流狀態(tài)。從而證明對(duì)于密封器件氦質(zhì)譜細(xì)檢漏而言，L max取1.4 Pa.cm³/ s 可以滿足氣流處于分子流狀態(tài)的要求，且該值大于粗檢的下限。

　　文獻(xiàn)指出，對(duì)密封器件進(jìn)行氦質(zhì)譜細(xì)檢漏時(shí)，若試件有大漏，或者內(nèi)部容積很小，以致封閉在試件中或轟擊到試件中的氦有可能在質(zhì)譜檢漏儀試驗(yàn)之前就已逃逸，因此必須使用其它方法來對(duì)這些試件進(jìn)行檢漏試驗(yàn)，如氣泡試驗(yàn)、充液法或質(zhì)量變化試驗(yàn)。也就是說，使用密封器件氦質(zhì)譜細(xì)檢漏的必要條件是存在可檢漏率與之相銜接的粗檢方法，二者必須配合使用。

　　文獻(xiàn)指出，氟油加壓高溫液體法最小可檢漏率為100 Pa.cm³/ s 或更小；利用薄膜差壓傳感器制造的壓力變化檢漏儀最小可檢漏率為100Pa.cm³/ s，一般手動(dòng)檢測(cè)時(shí)單個(gè)密封器件檢測(cè)時(shí)間在10 s 左右，在使用多工位全自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備時(shí)檢測(cè)一個(gè)密封器件的平均時(shí)間最小僅為1 s。如果被檢器件的漏率要求再嚴(yán)格一些，比如最大允許漏率為1 × 100 Pa.cm³/ s( 甚至到1 × 10^-1 Pa.cm³/ s) ，通過延長檢漏時(shí)間，也是可以滿足要求的。這是可檢漏率最小的兩種粗檢方法。

　　密封器件氦質(zhì)譜細(xì)檢漏壓氦法( 即背壓法) 的創(chuàng)始人D. A. Howl 等指出，壓氦法的計(jì)算公式僅適用于完全分子流下的漏孔。這一結(jié)論同樣適合于預(yù)充氦法。而為了與上述兩種粗檢方法相銜接，我們?nèi)∶芊馄骷�氦質(zhì)譜細(xì)檢漏等效標(biāo)準(zhǔn)漏率上限L0=1.4 Pa.cm³/ s。本文分析這一上限的合理性，并將小于此上限的漏孔簡化為長徑比相當(dāng)大的圓管。

1、已有的經(jīng)典公式及精確數(shù)值解

　　對(duì)于同一根管道而言，當(dāng)上游(俗稱進(jìn)氣口) 壓力低時(shí)，該管道處于分子流下；當(dāng)上游壓力高時(shí)，該管道處于黏滯流下。根據(jù)文獻(xiàn)，漏率是在規(guī)定條件下，一種特定氣體通過漏孔的流量。而流量q 是在給定時(shí)間間隔內(nèi)，流經(jīng)截面的氣體量( 壓力-體積單位) 除以該時(shí)間。q 等于流導(dǎo)U 乘以兩端壓差

q= U（p1- p2） (1)

　　式中，p1 為管道上游的氣體壓力，p2 為管道下游( 俗稱出氣口) 的氣體壓力。密封器件氦質(zhì)譜細(xì)檢漏過程中總是p2 《p1，所以式( 1) 可以簡化為

q= Up 1 (2)

1.1、分子流

圖1 修正后的Wm 隨l / d 變化的關(guān)系曲線圖

　　從圖2 可以看到，Wl，m相對(duì)于修正后的Wm 的誤差隨l / d 增加而降低，當(dāng)l/d》2 時(shí)，在雙對(duì)數(shù)圖上誤差曲線具有良好的線性，其擬合公式如圖中所示。

　　由于這兩種認(rèn)識(shí)大相徑庭，且涉及使用密封器件氦質(zhì)譜細(xì)檢漏的必要條件，非常有必要澄清孰是孰非。為此，在以上分析的基礎(chǔ)上和p2 《 p 1 的前提下進(jìn)行以下討論：

　　(1) 當(dāng)p1 低到一定程度表現(xiàn)為分子流時(shí)，若用粘滯流流導(dǎo)公式計(jì)算，得到的流導(dǎo)值就會(huì)低于實(shí)際值；而當(dāng)p1 高到一定程度表現(xiàn)為黏滯流時(shí)，若用分子流流導(dǎo)公式計(jì)算，得到的流導(dǎo)值也會(huì)低于實(shí)際值。

　　(2) 隨著p1 不斷增高，一旦流導(dǎo)開始增加，就認(rèn)為氣流狀態(tài)已偏離分子流，即從流導(dǎo)角度觀察氣流是否偏離分子流狀態(tài)是非常靈敏的；而從流量角度，僅當(dāng)流量的增加明顯偏離線性時(shí)，才認(rèn)為氣流已偏離分子流狀態(tài)，即從流量角度觀察氣流是否偏離分子流狀態(tài)是非常不靈敏的�？紤]到密封器件氦質(zhì)譜細(xì)檢漏的漏率測(cè)量并不精密，情況更是這樣。

　　(3) 密封器件漏孔尺寸為l = 0.1 mm，d = 2.26Lm 和l= 1 mm，d = 4.87 Lm 兩種情況、分子流下的L 都約為1.4 Pa.cm³/ s，是L 0= 1.4 Pa.cm³/ s 合理性驗(yàn)證所需要的漏孔尺寸，按此要求衡量，泄漏閥改裝成的恒定流導(dǎo)顯得太粗，且過長；激光打孔雖然是目前最精細(xì)的打孔技術(shù)，但仍嫌粗，且太短，所以還無法實(shí)驗(yàn)測(cè)定密封器件當(dāng)L 為1.4 Pa.cm³/ s 時(shí)，在壓氦法或預(yù)充氦法過程中是否明顯偏離分子流狀態(tài)。

　　(4) 換個(gè)角度來看，如果p1達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)漏率要求的1.01 × 10⁵ Pa，第2 節(jié)四個(gè)示例所用的漏孔的流量均遠(yuǎn)大于1.4 Pa.cm³/ s，說明這四個(gè)示例所用漏孔對(duì)于L0= 1.4 Pa.cm³/ s 的合理性驗(yàn)證而言都不夠微小。

　　(5) 相對(duì)比較四個(gè)示例，文獻(xiàn)和文獻(xiàn)使用激光打孔得到的漏孔，l 與d 處于同一量級(jí)；而文獻(xiàn)使用泄漏閥改裝成的漏孔，l 》 d ，所以文獻(xiàn)[ 13] 的結(jié)果更有參考意義。關(guān)注偏離分子流狀態(tài)的p1值，我們注意到，即使從流導(dǎo)角度來看，文獻(xiàn)]比文獻(xiàn)和文獻(xiàn)也高得多。特別是從圖10可以看到，當(dāng)p1 = 2 × 10⁴ Pa 時(shí)，流量已達(dá)到1.3 ×10^-5 Pa.m³/ s，仍基本處于分子流狀態(tài)，按照?qǐng)D8 的趨勢(shì)估計(jì)，即使p 1= 1 × 10⁵ Pa 時(shí)，還不會(huì)脫離分子流狀態(tài)，這是L < 1.4 Pa.cm³/ s 的漏孔基本處于分子流狀態(tài)的重要佐證。

　　(6) 對(duì)于Lmax遠(yuǎn)低于1.4 Pa.cm³/ s 的密封器件( 例如空氣嚴(yán)酷等級(jí)要求高的軍品密封器件) ，即使在壓氦法的壓氦過程中，漏率合格的產(chǎn)品從流量角度也不會(huì)處于黏滯流狀態(tài)，而漏率不合格的產(chǎn)品只要保證候檢時(shí)間不超過最長候檢時(shí)間，就可以通過測(cè)量漏率報(bào)警或粗檢剔除。這里并不直接涉及接近1.4 Pa.cm³/ s 的標(biāo)準(zhǔn)漏率是否偏離分子流狀態(tài)的問題。

　　(7) 僅當(dāng)L max 接近1.4 Pa.cm³/ s，且密封器件的L 也接近1.4 Pa.cm³/ s 時(shí)，在壓氦法的壓氦過程中，由于壓氦壓力一般在2 × 10⁵ Pa 以上，由圖13 和圖16 可以看到，從流量角度會(huì)處于黏滯流狀態(tài)。與按照分子流狀態(tài)的計(jì)算值相比，流量偏大，因而壓氦結(jié)束后密封器件內(nèi)部的氦分壓也會(huì)偏大，導(dǎo)至測(cè)量漏率偏大，即偏保守。

　　(8) 在壓氦法的候檢期間和氦質(zhì)譜檢測(cè)期間，密封器件內(nèi)部的氦分壓通常明顯低于1 × 10⁵Pa，因而L < 1.4 Pa.cm³/ s 的產(chǎn)品從漏率角度處于分子流狀態(tài)。

　　(9) 對(duì)于預(yù)充氦法而言，密封器件內(nèi)部的氦分壓通常低于1 × 10⁵ Pa，因而L < 1.4 Pa.cm³/ s 的產(chǎn)品從漏率角度可以認(rèn)為處于分子流狀態(tài)。

5、結(jié)論

　　對(duì)于密封器件氦質(zhì)譜細(xì)檢漏而言，L 上限取1.4 Pa.cm³/ s 可以滿足氣流處于分子流狀態(tài)的要求，且此上限大于粗檢的下限。