Lorsqu’on désire comparer le débit équivalent généré par une perte et exprimé dans un gaz différent du gaz mesuré, il est nécessaire d’effectuer une conversion. Il faut donc connaître ou déterminer a priori le régime de flux à considérer dans la transformation. Dans le flux laminaire impliquant l’ensemble des molécules, on observe une nette dépendance en fonction de la viscosité dynamique du gaz employé. Compte tenu de la valeur du débit généré par une perte, il est possible de calculer l’équivalent dans un autre gaz (étant donné sa viscosité dynamique) au moyen de la formule s’exprimant de la manière suivante:
Cette formule s’applique au cas du flux laminaire.
Pour convertir un débit d’hélium en débit d’autres gaz, en régime laminaire:
En flux moléculaire, les molécules se déplacent de manière indépendante les unes des autres. Par conséquent, plutôt que de considérer le mouvement de l’ensemble du gaz, il faut considérer le mouvement de chacune des molécules.
On aboutit ainsi à l’expression suivante, fonction de la masse molaire des gaz utilisés:
Pour convertir un débit d’hélium en débit d’autres gaz, en régime moléculaire:
Pour des valeurs de taux de fuite supérieures à 10-2 mbar l/s, il est encore possible de définir un régime de flux turbulent. Un tel flux est caractérisé par des fuites et des différences de pression importantes. D’après la bibliographie, le simple calcul considérant une conductance géométrique donnée indique que des flux inférieurs à 10-6, parfois même inférieurs à 10-7 mbar·l/s, doivent être compris comme des flux moléculaires, tandis que des flux supérieurs à 10-4 mbar·l/s sont à considérer comme des flux laminaires. Cependant, les fuites réelles ne sont jamais caractérisées, dans la pratique, par un seul canal de fuite, bien défini géométriquement. Il a été vérifié, par l’expérience en laboratoire, que les pertes ayant des débits inférieurs à 10-4 mbar·l/s (et parfois même dès 10-3 mbar·l/s) se comportent selon les lois qui régissent le flux moléculaire plutôt que le flux visqueux. Ceci en raison du fait que le débit de perte est produit par une somme de canaux (fissures) parallèles entre eux et à l’intérieur desquels le débit est nettement inférieur et certainement moléculaire. Il est également utile de considérer une autre propriété importante des gaz : la diffusion d’un gaz dans un autre gaz. À conditions équivalentes, les gaz les plus légers diffusent plus rapidement que les gaz lourds. La diffusion des gaz est inversement proportionnelle à leur masse moléculaire relative, conformément à la loi de Graham.
Nous donnons quelques valeurs de diffusion des gaz et des fluides réfrigérants les plus importants:
Une autre propriété est celle de la perméation, qui désigne le passage d’un fluide à l’intérieur et à l’extérieur d’une barrière solide ne comportant pas d’orifices. Le processus prévoit la diffusion par l’intermédiaire d’un solide et peut comprendre de nombreux phénomènes tels que l’adsorption, la dissociation, la migration et la désorption. La perméation peu avoir un effet négatif sur la recherche des fuites d’hélium lorsque les fuites sont peu importantes et lorsque la durée de l’essai est longue. Le téflon est un matériel nécessitant une attention particulière. Il s’utilise dans la réalisation des joints. L’hélium a une perméabilité importante à travers le téflon. Le graphique ci-dessous donne plusieurs courbes montrant le taux de perméation de l’hélium pour différentes pressions à travers des joints en caoutchouc.
L’épaisseur considérée est de 4 mm, avec 4 mm de section transversale et 25 mm de longueur à 25 °C, pour un débit exprimé en Pa m3/s.
