ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение коэффициентов диффузии в бинарных газовых смесях из "Массопередача" Величины (Su).4 и (2 )b получаются суммированием атомных диффузионных объемов для каждого компонента бинарной системы. Значения v (и YjV для простых молекул) приводятся в табл. 2.1. Среднее расхождение между расчетными и опытными значениями для бинарных газовых систем при низких давлениях составляет 4—7%. [c.29] Наин и Феррон [67], нашли, что значения Dab, рассчитанные по уравнению (2.20), в случае трех бинарных систем весьма полярных молекул завышены на 20—35 %. [c.29] Изменение D b с изменением состава смеси в разбавленных бинарных газовых системах при низких давлениях является небольшим и им обычно пренебрегают. Однако коэффициент диффузии индикатора Da может изменяться в несколько раз с изменением состава таких смесей. Ранее было показано [5, 65], что HD изменяется линейно с изменением Yа Da — Dab при Ya == 0 D4 = Daa при Уа = 1). [c.30] Где 0(r)— потенциальная энергия г—расстояние между центрами молекул е, а — параметры потенциала Леннарда — Джонса. [c.31] Основанная на этой зависимости как на исходной, развита теория диффузии, приводящая к выражениям для расчета D и 1)а,п в бинарных и многокомпонентных разбавленных газовых смесях при низких давлениях. Используется несколько предположений 1) происходят только двойные столкновения 2) движение сталкивающихся молекул можно описать с помощью классической механики 3) происходят лишь упругие соударения 4) квантовые эффекты отсутствуют 5) межмолекулярные силы действуют только вдоль линии центров молекул. Кроме того, приняты полуэмпирические правила комбинирования для определения Gab и АВ по значениям соответствующих величин для чистых компонентов, чтобы иметь возможность распространить получаемые уравнения для самодиффузии на системы, включающие смеси веществ. Такой же теоретический подход позволяет вывести уравнения для расчета вязкости и других свойств газов, и именно путем сравнения данных для нахождения вязкости с опытными данными по изменению ее в зависимости от температуры чистых разбавленных газов обычно получают значения е и а. И наоборот, вязкость, которая необходима при определении числа Шмидта, может быть вычислена по известным или найденным значениям параметров потенциала, как описано у Бромли и Уилки [15]. Несмотря на отмеченные выше ограничивающие предположения и наличие эмпирических констант, теория дает отличную основу для определения коэффициентов диффузии в разреженных газах. [c.31] Величины и а для ограниченного числа чистых веществ приводятся в работах [47] и 95] значения этих параметров для обычных веществ даны в табл. 2.3. В тех случаях, когда используют табличные значения и ст, их нужно применять в расчетах вместе другие источники дают совершенно иные значения каждой из этих величин, но различия в значениях г к имеют тенденцию компенсироваться различиями ст, и расчетные коэффициенты диффузии могут оставаться примерно такими же самыми. [c.32] Уравнение (2.22) дает основание полагать, что значение Dab (или Daa) должно быть обратно пропорционально полному давлению. Это оказывается верным для давлений от нескольких сотен Паскалей до 1 —2 МПа, однако произведение DP может либо увеличиваться, либо уменьшаться при дальнейшем росте давления. По-видимому, в настоящее время нет ни адекватной теории, ни полезной эмпирической корреляции для предсказания значения коэффициентов диффузии в газах при высоких давлениях [И, 47, 93]. [c.34] Теорию, приводящую к уравнению (2.22), развивают, чтобы дать надежную основу для трактовки диффузии в газах при высоких давлениях в случае полярных молекул и диффузии в газах при высоких температурах. Возможные преимущества замены потенциальной функции Леннарда — Джонса другими, например функцией, предложенной Кихарой, сейчас исследуется [71 ]. Пока что, однако, уравнением (2.22) можно с уверенностью пользоваться при технических расчетах для определения Dab в широком интервале изменений давлений и температур даже для смесей, содержащих полярные молекулы. [c.34] Пример 2.1 иллюстрирует применение уравнений (2.20) и (2.22) для предсказания значений коэффициентов диффузии в бинарных газовых смесях. В табл. 2.4 приведено ограниченное число экспериментальных значений Пав Для указанных бинарных газовых смесей при низких давлениях. [c.36] Пример 2.1. Определить О ав Для диффузии метана в водороде при температуре 15 °С и давлении 0,101325 МПа. [c.36] Решение. Т = 288 К Ма = 16 Мв= 2. По табл. 2.3 находим бд/й = = 148,6 оав = 3,758 ед/й = 59,7, Од= 2,827. Из уравнений (2.23) и (2.24) получим 8дв/й = 94, Оав = 3,292. [c.36] Согласно литературным данным (табл. 2.4), опытное значение составляет 0,694 см с. [c.36] Здесь Оц — интеграл столкновений для вязкости другие символы пояснены в тексте, сопровождающем уравнение (2.22). [c.36] Значения соотношения Од/Й ., необходимые для вычисления S , приведены в табл. 2.5. Упомянутое выше отношение должно, собственно говоря, включать Йд, рассчитанное на основе г в, и Q , найденное на основе е , но оно слабо изменяется с изменением величины kTk, поэтому в большинстве случаев достаточно применять кТ гв для определения йд/й , по табл. 2.5. [c.37] Вернуться к основной статье