Оглавление:
Теория обычной диффузии в разреженных газах
- Рассмотрим чистый газ, состоящий из взаимодействующих молекул диаметром d и массой M. его концентрация равна n молекулам на единицу объема. Основываясь на теории молекулярной динамики, формула (15.21). Где и-средняя скорость хаотического движения молекулы, а Х-среднее значение среднего свободного пробега. используя формулы, соответствующие u и A, соотношения(15.21) и формулу закона идеального газа p = cRT = pcT, вы найдете следующую формулу. Он представляет собой представление коэффициента диффузии в смеси двух типов молекул в виде жесткой сферы одинаковой массы и диаметра. Вычисление dab для жесткой сферы, масса и диаметр которой не совпадают, намного сложнее.
Соответствующий анализ представляет собой соотношение* Уравнения (15.22)и (15.23)показывают, что диффузионная способность массы изменяется обратно пропорционально давлению. Данная позиция согласуется с экспериментальными данными для многих смешанных газов до 10 атмосфер(см. рис. 15-2).Температурная зависимость коэффициента диффузии из приведенных выше уравнений слабо выражена тем же способом, который был ранее установлен при расчете вязкости и теплопроводности.
Графические результаты показывают различие, если устремлять значение критерия Рейнольдса до нуля посредством скорости или посредством плотности. Людмила Фирмаль
Приведенные выше выводы предназначены только для разъяснения. Для получения точного результата необходимо использовать кинетическую теорию Чепмена-энски. Формулы вязкости и теплопроводности Чепмена-Энски описаны в разделах 1.4 и 8.3.Форма соответствующей формулы для SOLV в случае разреженного газа имеет вид[2, 10]. (15.24） Закон идеального газа c = p! Предполагая, что согласно RT * * Dab ’ Где Dab представлен op-s-1. s — моль-см-unit единица; в T-K; p-атм; aav-A; Jn, av-безразмерная функция температуры, межмолекулярное потенциальное поле 1 молекулы A и 1 молекулы B. It полезно выразить это потенциальное поле с помощью функции Денарда Джонса.
Приложение B этой модели потенциальной энергии (стр. 677), величина QD_Lv является функцией kT / e ^ c- •Если рассматривать его более строго, то формула DAB = 1/2 uX. Например, смотрите книгу(10).- Подтянутый. Эд. Аналогичные результаты были представлены в работе [9]. Зная эти результаты, мы можем вычислить, что DAB приблизительно пропорциональна 2,0 при низких температурах и приблизительно пропорциональна 1,65 при очень высоких температурах.
Затем сравните формулу(15.20).] В случае жесткой сферы, я при всех температурах. поскольку dv = 1, значение DAB аналогично данным, полученным в выражении (15.23). Параметры Alv и BAB Леннарда-Джонса, как правило, можно определить непосредственно путем точного измерения DAB в широком диапазоне температур range. It можно применить к результатам измерений смесей а и В и другие характеристики, но в то же время это несколько затруднительно. Однако правильные данные встречаются очень редко.
- Поэтому вам обычно нужно найти aAB и bAB. Эмпирические комбинации параметров Леннарда-Джонса. Молекул а и В дают весьма удовлетворительные результаты для неполярных, нереактивных пар молекул[11]. ’РН = 4-(т» °с) (15.27） (15.28)） Таким образом, при использовании данных о вязкости чистых компонентов А и в можно рассчитать значение DAB ИПБ со средним отклонением около 6%.При расчете параметров Леннарда-Джонса A и B от температуры кипения компонентов примерно в пределах 10% [77]используются формулы (1.24) и (1.25).
Для изотопных пар Odl =лл = и ⁶ «= =B₄ = 8», то есть поле межмолекулярных сил различных пар -—, * * — * * и — * * одинаковы, а параметры AA и BA можно определить исходя из вязкости чистого L. In кроме того, если Ма большая**, то формула (15.24) упрощается：____ (15.29)） Приблизительная формула для DAA. It ранее был отозван. Затем сравните формулу(15.22).] Сравнивая формулы (15.28) и (15.29), коэффициент самодиффузии DAA и вязкость t 2-компонентной смеси тяжелого изотопа составляют、 (15.30） Здесь (2d, lv и Qw-почти идентичные функции CT / VL(см. стр. 677). Поэтому Кинематическая вязкость благородных газов и коэффициент самодиффузии Daa имеют одинаковый порядок.
Если рассматривается температурный скачок в области скользящего потока как эффективное тепловое контактное сопротивление в пространстве между газом и поверхностью теплообмена для непрерывной среды при том же значении критерия Рейнольдса. Людмила Фирмаль
Связь между v и бинарным коэффициентом диффузии Dₐb не так проста. v= p / p может сильно варьироваться в зависимости от состава, так как отношение p / pRdv в большинстве бинарных газовых смесей находится в диапазоне 0,2-5,0.Величина p / pSdv = V / DxB известна как число Шмидта. Повторите это значение для анализа диффузии подвижной системы так, чтобы задача определения теплопроводности удовлетворяла числу Прандтля Sm / b = v / O. движущаяся система. Формула（15.24）、（15.25）、（15.29）、и(15.30) был получен для одноатомных неполярных газов, но мы обнаружили, что он также может быть применен к многоатомным gases.
Кроме того, используя приведенную выше формулу, мы можем рассчитать dab полярности и неполярной интердиффузии газа, используя комбинационные правила, отличные от тех, которые используются в уравнениях (15.27) и (15.28) [2]. Пример 15-3 расчет коэффициента массовой диффузии разбавленной газовой смеси. Расчет ОАБ на смеси аргона (L) и кислорода (B) 293,2 К и суммарного давления 1 атм. Решение. Приложение (стр. 677), были найдены следующие константы.
Смотрите также:
| Закон диффузии Фика | Теория обычной диффузии в жидкостях |
| Зависимость массового коэффициента диффузии от температуры и давления | Перенос массы. Диффузия и механизм переноса массы. Задачи |
