ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория вязкости разреженных газов из "Явления переноса" Вязкость разреженных газов была широко изучена как экспериментально, так и теоретически. Простейший механизм переноса количества движения, основанный на молекулярно-кинетической теории, позволяет вывести теоретическое уравнение для расчета динамической вязкости. [c.34] Заметим, что необходимо располагать каким-либо одним экспериментальным значением (х для расчета значения d. После того как эта величина определена, можно находить ц при других условиях. [c.34] Строгая кинетическая теория одноатомных газов с низкой плотностью была развита незадолго перед первой мировой войной Чепменом в Англии и независимо от него Энскогом в Швеции . [c.35] В теории Чепмена — Энскога коэффициенты переноса выражаются через потенциальную энергию взаимодействия между парой молекул в газе. Эта потенциальная энергия ф связана с силой взаимодействия соотношением Р = —йф/с г, где г — расстояние между молекулами. Итак, если известно, как изменяются силы взаимодействия между молекулами в функции от расстояния между ними, то можно подставить данное соотношение в формулы Чепмена — Энскога и рассчитать коэффициенты переноса. [c.35] Эта функция изображена на рис. 1-5. Заметим, что она обнаруживает характерные свойства молекулярного взаимодействия, а именно, слабое притяжение при больших расстояниях между молекулами (примерно пропорциональное г ) и сильное отталкивание при малых расстояниях (пропорциональное грубо г ). [c.35] Последняя формула была выведена для одноатомных газов, однако оказалось, что она вполне пригодна и для расчета коэффициентов динамической вязкости многоатомных газов. Предсказываемая теорией температурная зависимость [г находится в хорошем согласии с соответствующей зависимостью, изображенной на рис. 1-3 в виде граничной линии для разреженных газов. Напомним, еще раз, что вязкость разреженных газов возрастает с увеличением температуры пропорционально Т в степени от 0,6 до 1. Отметим также, что вязкость разреженных газов не зависит от давления. [c.36] Было установлено, что рассчитанные по уравнению (1.29) значения fi M отклоняются от измеренных в среднем не более чем на 2%. Зависимость Цсм от состава резко отличается от линейной для некоторых смесей, особенно для смесей легких и тяжелых газов. [c.37] Суммируя сказанное выше, подчеркнем, что уравнения (1.28)— (1.30) могут быть с успехом использованы для расчета коэффициентов динамической вязкости разреженных неполярных газов и газовых смесей на основе табличных значений о и е. Однако эти формулы нельзя применять с уверенностью к газам, состоящим из полярных или сильно удлиненных молекул из-за значительных направленных силовых полей, которые существуют между указанными молекулами. При расчете вязкости паров таких полярных молекул, как HjO, NHs, СН3ОН и NO I, лучшие результаты [30] дает соответствующая модификация уравнения (1.20). Дальнейшее, обычно несущественное, ограничение вытекает из того, что эти уравнения необходимо модифицировать в области температур ниже 100 К, чтобы учесть квантовомеханические эффекты [24]. Для газов тяжелее, чем Hj и Не, влиянием квантовомеханических эффектов на вязкость можно пренебречь вплоть до еще более низких значений температуры. [c.37] Пример 1-3. Расчет вязкости разреженных газов. Вычислить вязкость СО 2 при температурах 200, 300 и 800 К и давлении 1 атм. [c.37] В последнем столбце табл. 1-1 для сравнения приведены экспериментальные значения динамической вязкости. Столь хорошее согласие рассчитанных и измеренных значений [д, не является неожиданным, поскольку постоянные уравнения Леннарда — Джонса (см. табл. Б-1) получены на основании опытных данных по вязкости. [c.38] Экспериментальное значение коэффии иента динамической вязкости смеси [32] равно 1793-10-7 Г-СМ-1-С-1. [c.39] Вернуться к основной статье