Теплопроводность по кинетической теории газов.

Теплопроводность по кинетической теории газов.

Теплопроводность по кинетической теории газов. Явление теплопроводности описывается уравнением Фурье, количество теплоты, проходящей через<2 (ккал), зависит от площади P (x2) поперечного сечения тела, проводящего тепло, длительности явления m (h) и разности температур D /(град) между 2 поперечными сечениями на расстоянии l-(m).： В дифференциальной форме форма уравнения (1X-1) имеет вид: (1Х-2） Где. Коэффициент теплопроводности*, также известный как теплопроводность, ккал /(м•ч•град); ШМх-температурный градиент. Феноменами теплопроводности газа являются Максвелл, Клаузиус, Стефан, фон Ланг, Больцман, O. It был изучен Мейером и другими.** Теплопроводность газа определяется внутренним трением и диффузией, а также передачей энергии между молекулами и зависит от среднего свободного пробега/молекулы, средней молекулярной скорости, плотности Р газа и удельной теплоемкости при постоянном объеме. I «= yC*Р » Г(1Х-3） Где х° Коэффициент теплопроводности газов при умеренном давлении.

Столь же упрощенная теория явления внутреннего трения газов, то есть процесса перемещения импульса между сталкивающимися молекулами (см. главу VII), привела к уравнению： / / ° = Ури «? (1Х-4） Где p° коэффициент динамической вязкости газа в диапазоне средних давлений. Людмила Фирмаль

• Разделив уравнение (1X-3)на (1X-4), получим: Форма экспериментально найденной приближенной зависимости выглядит следующим образом: Х°= / С | D°С0(1Х-5） Где k-модуль Максвелла[2]. /(сопз!! Достаточно широкий диапазон значений температуры и давления. Зависит от количества атомов в молекуле газа[3]： Согласно джинсу [4], зависимость, полученная из кинетической теории газов X = sgr, относится к энергии вращательного движения, а зависимость X = 2.5 s » p найдена по Максвеллу, которая относится к энергии поступательного движения молекул. Величина молярной теплоемкости приблизительно равна следующим значениям: Где n-число степеней свободы в числителе. Отсюда： Если мы представим Cp / Cn = x или cp / ck = x (C-удельная теплоемкость), то получим уравнение[5]Эйкена. (1Х-6） Уравнение (1X-6) подходит для приближенной оценки соотношения X°/ p°.в некоторых случаях погрешность расчета может достигать 13% для молекул с сильной полярностью[6].

• Андрусов основываясь на подобии массопереноса и теплопередачи, вывел следующее соотношение: =(1Х-7） Где Kr теплопроводность при постоянном давлении. к-кф! Su-отношение постоянного давления к постоянному объему удельной теплоемкости. r-динамический коэффициент вязкости. Сова.： (1Х-8） По словам Андраса, он может представлять температурную зависимость XP. В Формуле (1Х-8) Ap0 теплопроводность при постоянном давлении при температуре 273,16°к. показатель степени pc зависит от температуры источника газа и рассчитывается по следующему уравнению: НК = А-B \ О-Н + С-У » 7г(ІХ-9） Значения констант A, B, C для некоторых газов приведены в таблице. IX-1. Совпадение значения Xp, рассчитанного по формуле (1X-7), с экспериментальным значением очень хорошо, а средняя погрешность расчета составляет −3%. Пример 1X-1. Рассчитайте теплопроводность диоксида углерода при температуре 300°C При 0°С отношение sr / s *> = 1,321; cf = 0,1995 град.）; = 137.5-10-6 ПЗ; л-1.192; Б = 2.38; с-0.56. Решение.

Теплопроводность диоксида углерода при 0°C по формуле (1X-7), Cr0= 1.321・137.5■10-6•0.199 = 35.6•10-6 kcalCcm * sec * град） Экспериментальное значение Аро разными авторами составляет 33.7 −10’6-36.1 * 10*как туда добраться персональный компьютер.= 1.192-2.38-10″ 4-300 + 0.56•10’7-3002 = 1.126 Yarasch-35.6 * 10-6 (^s2) −81.9 * 10-6 calCcm ■ SEC ■ град） Найденное экспериментальное значение Xop = 84-10 * в кал / (см•сек■град). Людмила Фирмаль

• В случае SI： А.、*»35.6•10 * 6-4.19 −102 * = 14.9•10’3 WTCm * град） Экспериментальное значение Лр014.1 ~ 15.1 ■ 10_3 Вт ((м•град) расчетная теплопроводность Яураш= 81.9•1 (G6•4.19•102 = 34.3■10-3 Wcm■град) экспериментальное значение Яоп= 84•10’6•4.19•102 = 35.2•1 <Г3W ({m * град） Шефер и Тодос [9]нашли общую зависимость теплопроводности 2 атомарного газа (исключая водород) при низкой температуре 7 ’pr = 7′ / 7 ″ p. Х = 3,05-10 кр 5. П Л 6 е КЛ (Іх-10） В областях умеренного давления(где теплопроводность не зависит от давления) R°cr можно рассчитать при критической температуре Gcr под давлением среды по следующей формуле: Где РК? Это критическое давление. M-молекулярная масса. В случае с найденным ниатако газом： cr. Пример 1X-2. Рассчитайте теплопроводность по давлению I. температура составляет 573°к оксида азота, температура составляет 123°к. данные (по Шеферу и Тодду）： N0 и ГКР°К 180133 Я? * 105 calKsec * см град)…. 3.83 2.79 cr. Решение. Я… Теплопроводность оксида азота： Экспериментальное значение： Что? = 0,26•10 ″ * кал / (см-сек-град）» 026•10-4-4.19-102 = 1.09-10″ 2 Ж /(мград） В обоих случаях согласие между расчетными и экспериментальными значениями очень хорошее. Misic и Todos [10]исследовали теплопроводность газообразных углеводородов. Для метана, нафтеновых углеводородов и ароматических углеводородов были найдены следующие зависимости: =0.445•КГ5Т » patrnp < 1.0 (1х-13） Здесь x° теплопроводность в диапазоне давлений среды 0,2 <?? 5 Ат.; Вода-Морна

Смотрите также:

Методические указания по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Расчет вязкости жидких неоднородных смесей (суспензий, коллоидных растворов, эмульсий).
2. Выбор метода расчета вязкости смеси жидкостей.
3. Зависимость теплопроводности газов от давления и температуры по кинетической теории газов.
4. Результаты измерений теплопроводности газов