Термодинамические свойства воздуха и его компонентов

Гл. 3 посвящена физико-химическим свойствам образующихся по газовому тракту соединений серы, в ней рассмотрено термодинамическое равновесие соединений серы при разных температурах и избытках воздуха и их последующая трансформация в кислоты и растворы, а также взаимодействие с другими компонентами дымовых газов. Много внимания уделено термодинамическим свойствам и исследованиям двухфазных газожидкостных систем, включающих в себя окислы серы и другие соединения. Поскольку многочисленные публикации о кинетике реакции доокисления сернистого газа в серный ангидрид достаточно противоречивы, в книге приводятся математический аппарат и определение порядка гомогенной реакции, а также физическая сущность и приемы расчета гетерогенного каталитического доокисления на конвективных поверхностях нагрева. [c.7]

Перейдем к рассмотрению экспериментов. Нам уже известны свойства плазмы с точностью до порядка величины. При определении термодинамических свойств возможная точность расчета не выходит за пределы 2%. При расчетах коэффициентов переноса точность много хуже. Кроме того, чтобы избавиться от практически непреодолимых математических трудностей, мы ввели при расчетах довольно грубые допущения, обычно принимаемые и в других работах. Мы усредняли многие непостоянные величины, причем это делалось так, что оценить ошибки в конечных результатах невозможно. Возможна ошибка в 2 раза, хотя многие считают используемую нами теорию не такой уж плохой. В какой степени положение может быть исправлено экспериментом Если бы мы имели материал, способный работать при 20 000 К, то все эксперименты были бы чрезвычайно просты. Измерив градиент давления при изотермическом ламинарном течении плазмы в трубе, можно определить вязкость. Эксперименты по теплообмену позволили бы определить теплопроводность и электропроводность, измеряя другие параметры. Из-за отсутствия необходимых для этого высокотемпературных материалов мы воспользуемся другим методом, который, возможно, позволит нам использовать наш теоретический аппарат для предсказания результатов эксперимента. В этом методе в сущности нет ничего нового. Еще до постановки экспериментов по определению вязкости обычных жидкостей (например воды) была принята гипотеза о прямой пропорциональности величины касательных напряжений градиенту скорости. Затем на основании этой гипотезы была получена теоретическая формула, описывающая ламинарное течение в трубе. Совпадение полученных теоретических результатов с экспериментом позволило считать вязкость физической константой, имеющей вполне определенный смысл. Этим же путем следовало бы идти и в случае плазмы, но отсутствие подходящих конструкционных материалов не позволяет осуществить изотермические условия. Тем не менее мы попытаемся воспользоваться этим же методом, ставя простые эксперименты, результаты которых можно предсказать теоретически, а затем попытаемся скорректировать теорию. Оказывается, что лучше всего использовать обычную струю плазмы, получаемую в определенных условиях. В струе плазмы, вытекающей из сопла плазматрона, температура очень сильно изменяется и по длине и по сечению струи. Если же взять трубу и разместить электроды на ее торцах, то осевого градиента температуры быть не должно. Следовательно, задача из двумерной превращается в одномерную. Для получения стационарной дуги необходимо охлаждать стенки трубы водой, поддерживая их температуру постоянной. Для плазмы при атмосферном давлении трудно придумать эксперимент проще. Теперь надо решить, какое вещество использовать в качестве рабочего тела. Конечно, для наших целей не годятся воздух, вода и даже водород, так как в водородной плазме содержится слишком много компонент На, Н, Н+ и е . Если не удастся достигнуть локального равновесия, то необходимо рассматривать по крайней мере четыре независимые группы уравнений с соответствующим числом соотношений для скорости реакций. Лучше с этой точки зрения применить гелий при 6 83 [c.83]

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЗДУХА И ЕГО КОМПОНЕНТОВ [c.9]

Реальный пар, состоящий из компонентов воздуха, не является идеальным газом, в связи с этим в ряде термодинамических расчетов при изотермических процессах приходится оперировать специальной функцией /, названной летучестью [13]. С помошью летучести, введенной в уравнения идеального газа Льюисом, можно определять значения термодинамических параметров реальных газов. Непосредственное использование уравнений состояния реальных газов, содержащих иногда целый ряд Бириальных коэффициентов, приводит обычно к сложным, громоздким выражениям. Летучесть заменяет в уравнении идеального газа давление и отличается от него тем больше, чем больше отклонение реального газа от идеального. Таким образом, летучесть представляет собой идеализированное, исправленное давление, с помощью которого свойства любого реального газа приближаются к свойствам идеального газа. [c.11]

К термодинамическим свойствам, необходимым при расчете схемы, относятся энтальпия и энтропия воздуха и его компонентов при различных температурах и давлениях давление, температура и составы равновесных фаз жидкости и пара тройной системы кислород— аргон — азот, а также данные о равновесии жидкость — пар других систем. [c.27]

Введение. Настоящая глава касается гиперзвуковой газовой динамики, имеющей дело с газовыми смесями при высоких температурах. При некоторых условиях такой смесью является высокотемпературный воздух. При более сложных условиях, которые существуют в большом числе случаев, описанных в предыдущих главах настоящей книги, газовая смесь состоит из продуктов реакций и реагирующих веществ, включающих компоненты воздуха и компоненты, инжектируемые в пограничный слой при различных обстоятельствах. Внутри этой смеси могут происходить химические реакции, и определение термодинамических свойств для равновесной смеси становится затруднительным. Требуется разработать метод для определения функций состояния внутренней энергии, энтальпии, энтропии и равновесного состава высокотемпературных газовых смесей. [c.325]

При тех потенциалах, которые металлы приобретают после контакта с кислородом воздуха, оксиды и гидроксиды являются термодинамически устойчивыми формами. Это не означает, однако, что фазовые слои, действительно, возникают на электроде после контакта его с атмосферой воздуха и погружения в раствор. Сравнение свойств оксидных слоев, возникающих при взаимодействии металлов с газообразным кислородом, и оксидных слоев, образующихся на границе металл — электролит, часто обнаруживает их сильное различие, что связано с участием компонентов раствора в построении оксидного слоя. Различные методы исследования позволяют определить некоторые средние параметры оксидных пленок, которые, как правило, не являются однородными. [c.368]

При определении параметров в отдельных точках установки, составлении энергетических балансов отдельных узлов и аппаратов, определении тепло-перепадов в детандерах, а также термодинамическом анализе используют следующие зависимости между термодинамическими свойствами воздуха и его компонентов l=f(p, Т), T=f(p, /) S = f(p. Т) и I = f(p,S). При ручных расчетах определение этих величин производят с помощью диаграмм или таблиц состояния. При расчетах на ЭЦВМ данные в память машины вйосят в виде таблиц, уравнений или с помощью аппроксимирующих полиномов. Получил распространение способ, при котором полиномы составляют от одного аргумента Т при / = onst, а данные для промежуточных р определяют интерполяцией [1]. [c.167]

Экспериментальные исследования термодинамических, в основном термических, свойств воздуха и его компонентов — азота, кйслорода и аргона — проводились во многих лабораториях мира, разными исследователями, па различным методикам и в paзличныx диапазонах температур и давлений. На основании опытных данных рядом исследователей составлялись различного вида уравнения и диаграммы состояния и таблицы термодинамических свойств. К сожалению накопленный материал не был в достаточной мере систематизирован разрозненные попытки систематизации приводили к тому,, что при сопоставлении их результатов наблюдались заметные расхождения [35]. В связи с этим в последние годы по поручению ВНИИкимаша на кафедре термодинамики Одесского института инженеров морского флота (ОИИМФ) была проведена работа по анализу, обобщению и увязке между собой всех имеющихся опытных данных по термодинамическим свойствам воздуха и ero основных компонентов — азота, кислорода и аргона — с составлением уравнений состояния, подробных таблиц термодинамических. свойств й диаграмм состояния. [c.19]

Переносные свойства воздуха при высокой температуре могут быть вычислены путем использования уравнений, представленных в п. 10.2 и 10.6. Обычно начинают с определения равновесного состава газовой смеси, переносные свойства которой интересуют. Этот равновесный состав может быть определен путем применения методов статистической термодинамики, описанных в гл. 9. Это уже сделано многими авторами, получившими информацию о составе и термодинамических свойствах воздуха при температурах, изменяющихся от комнатной температуры до 24 000° К и при различных давлениях. На рис. 10.5 представлены кривые изменения молярной концентрации компонентов воздуха в зависимости от температуры в диапазоне температур от О до 15 000° К и при плотности, равной 10 от нормальной атмосферной плотности. Графики рис. 10.5 построены Моекелом и Вестоном 2) на основе вычислений, выполненных Гилмором з) для равновесного состояния воздуха. Из рис. 10.5 видно, что приближенно до температуры ниже 10000°К концентрация электронов (е ) и ионов (0+ и Ы+) будет недостаточной, чтобы оказывать влияние на вычисления переносных свойств при этой плотности. [c.396]

В объемы удерживания следует вводить поправку на мертвый объем колонки. Это необходимо для того, чтобы значения при желании могли быть прямо связаны с отношением объемов удерживания компонентов (обычный коэффициент разделешш) и соответствующими термодинамическими свойствами испытываемых систем. Несовпадение продельных значений этого выражепия по мере того, как время удерживания компонентов приближается ко времени удерживания воздуха, нельзя считать серьезным недостатком, поскольку на практике с такими предельными случаями обычно но встречаются. [c.63]

Понятие о твердой фазе. Термодинамическое определение фазы (см. гл. II, 9) включает следующие основные положения. Во-первых, подразумевается, что система находится в состоянии термодинамического равновесия, т. е. обеспечены условия свободного массопереноса и теплообмена как в объеме каждой фазы, так и в системе в целом. Во-вторых, каждая фаза, составляющая систему, должна быть физически однородной ее частью. При этом химическая однородность фазы не обязательна. Примером физически однородной (однофазной), но химически неоднородной системы являются воздух — молекулярный раствор газов, не взаимодействующих друг с другом, молекулярные водные растворы неэлектролитов и т. п. Химическая неоднородность в однофазной системе наблюдается только при полном отсутствии химического взаимодействия между компонентами. Если такое взаимодействие при образовании фазы возможно, то оно приводит к возникновению и физически и химически однородной однофазной системы. Например, смесь газообразного оксида азота и кислорода физически однородна. Если бы эти газы пе взаимодействовали друг с другом, то их смесь была бы однофазной, но химически неоднородной (как воздух). Поскольку в системе возмол<но химическое взаимодействие, приводящее к образованию нового вещества (дыокспд азота НОг), то состояние термодинамического равновесия наступит тогда, когда система станет и физически и химически однородной. В-третьих, термодинамическое определение фазы предусматривает наличие межфазной границы раздела — поверхности, отделяющей данную фазу от всех остальных фаз в системе н от окружающего пространства. Поверхностный слой фазы находится в иных условиях по сравнению с объемом и обладает избыточной свободной энергией. Вследствие этого свойства поверхности отличаются от свойств вещества в целом. Поэтому понятие фазы применимо к макроскопическим объектам, для которых объемные свойства являются определяющими. Если поверхностными свойствами по сравнению с объемными пренебречь нельзя (что наблюдается, например, в тонких пленках), то классическое понятие фазы становится неприменимым. При этом не имеет значения абсолютное количество вещества в объеме данной фазы, важ[ю лишь соотношение между поверхностью и объемом. Например, фазой нельзя считать тонкую масляную пленку на поверхности воды, хотя общая масса этой пленки может быть значительной. [c.302]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология