Скорость диффузии смеси газов

Следует отметить, что соотношение скоростей диффузии чистых газов через непористые полимерные пленки хорошо совпадает с соотношением скоростей диффузии этих же газов в их смесях. Таким образом, значения скорости проницания чистых газов через различные мембраны могут использоваться для предварительного выбора материала мембраны. При этом следует иметь в виду, что вещества, природа которых сходна с химической природой полимера, проникают через него быстрее. [c.332]

Из уравнения (8.109) следует, что для очень мелких частиц, когда О становится большим, Зс 0, и решение сводится к решению для потока несжимаемой смеси газов (плотность рр постоянна). Соотношения толщин пограничного слоя, профилей плотности и скорости при наличии броуновской диффузии частиц показаны на фиг. 8.7. [c.360]

Ввиду важности газодинамических уравнений реагирующей смеси газов мы дадим их вывод путем составления уравнений балансов, как это обычно делают в гидродинамике. Выделим в газе некоторый объем V, движущийся со средней массовой скоростью Vq. Поток массы компонента а через поверхность объема за счет диффузии ja = X [c.179]

Скорости образования -компонентов за счет всех химических реакций, вообще говоря, зависят от концентраций Со. (см. 2.9 и (5.1.16)). Таким образом, уравнения неразрывности для компонентов, записанные через массовые концентрации отдельных компонентов смеси, неоднородны из-за наличия гомогенных химических реакций в потоке газа. Иногда удобно оперировать с однородными уравнениями. При отсутствии внутриядерных реакций из р уравнений неразрывности могут быть получены V однородных уравнений диффузии для элементов, где V — число элементов в смеси газов. Действительно, так как элемент в химических реакциях не образуется и не исчезает, то [c.183]

Коррозия металлов в указанной смеси газов (кроме содержащих соединения серы) имеет такой же характер, что и в воздухе или в кислороде. При этом на поверхности металлов образуются плотные тонкие оксидные пленки, которые эффективно тормозят коррозионный процесс. Скорость коррозии в этом случае определяется скоростью диффузии катионов и ионов кислорода через оксидную пленку. Обычно она невысока, поэтому коррозия не является лимитирующим фактором при выборе материала. Это справедливо для перлитных сталей до 500 °С, хромистых нержавеющих — до 600 °С, аустенитных — до 700 °С, никелевых сплавов — до 800 °С. Как правило, определяющим при выборе материалов становятся характеристики жаропрочности. [c.220]

В потоке смеси газов среднюю массовую скорость можно выразить как w = piW Lpi, где рг — плотность г-го газа — его средняя скорость. Скорость г-го газа в смеси отличается от скорости смеси ю на величину скорости диффузии Сг (скорость диффузии — скорость, [c.325]

В потоке смеси газов среднюю массовую скорость можно выразить как w = где р< — плотность /-го газа, да,—его скорость. Общая плотность смеси р равна Ер,. Скорость 1-го газа в смеси отличается от скорости смеси ш на величину скорости диффузии i, так что [c.288]

Для расчета диффузии двух газов мы вернемся снова к газовому цилиндру, рассмотренному в 11. Но газ пусть является смесью двух простых газов. Пусть молекула первого сорта газа имеет массу т и диаметр 5, молекула второго сорта — массу и диаметр s,. Пусть в слое г- на единицу объема приходится п молекул первого сорта и молекул второго сорта газа, причем п и должны быть функциями 2. Следовательно, число dn приходящихся на единицу объема молекул первого сорта, для которых величина скорости лежит между с и - d , также должно быть функцией 2. Тогда с помощью рассуждений, подобных приведенным в 11, мы найдем, что за единицу времени через единицу поверхности сверху вниз пройдет [c.118]

Содержание примесей в электродах после различных видов обработки показано в табл. 14-4. Поскольку очистка смесью хлора и фтора представляет собой диффузионный процесс, ее действие ограничено во времени скоростью диффузии газов. Рекомендуемый режим обработки показан в книге [2-1]. При нагревании в интервале 1000—3000°С происходит восстановление окислов элементов и образование карбидов. [c.293]

Абсорбция - это процесс поглощения газа жидкостью. Он широко применяется для извлечения из газовой смеси отдельных компонентов. Такое избирательное поглощение из газа его отдельных компонентов обусловлено различной их летучестью и скоростью диффузии. [c.32]

Оценим указанное изменение импульса на примере (см. 1.2), в котором мы рассматривали диффузию малой концентрации тяжелого газа в легком. Скорости тяжелых молекул вследствие равенства температур тяжелой и легкой компонент смеси газов весьма малы по сравнению со скоростями легких молекул. Следовательно, при вычис.пении передачи импульса тяжелую молекулу можно считать неподвижной. Согласно закону сохранения импульса, изменение импульса тяжелой молекулы ЛР2 при столкновении с легкой равно изменению импульса легкой молекулы ЛРь В процессе одного такого столкновения вектор нмпульса легкой молекулы поворачивается на достаточно произвольный большой угол, так что ДЛ - Л- Следовательно, в одном акте столкновения Изменение ДРз может быть как положительным, так и отрицательным. Определенно положительной является величина АРгУ Р . Умножая ее на Л а, где N — концентрация легкого газа (практически — концентрация всех молекул газовой смеси, так как концентрация тяжелой компоненты мала), и а — сечение столкновений легких и тяжелых молекул друг с другом, получаем изменение квадрата [c.20]

Рассмотрим диффузию в смеси газов, из которых один ( тяжелый ) состоит из молекул с массой, большой по сравнению с массой частиц другого ( легкого ) газа. Легкий газ будем считать одноатомным. Поскольку средняя тепловая энергия поступательного движения всех частиц (при заданной температуре) одинакова, то средняя скорость тяжелых молекул мала по сравнению со скоростью легких и их можно рассматривать приближенно как неподвижные. При столкновении легкой частицы с тяжелой последнюю можно считать остающейся неподвижной скорость же легкой частицы меняет направление, оставаясь неизменной по своей абсолютной величине. [c.54]

Разделение изотопов. В 1973 г. появились сообщения об использовании монохроматического лазерного излучения для разделения изотопов. Проблема очень важна. Изотопы отдельных атомов находят самое щирокое применение. Но выделение отдельных изотопов из смеси, реально существующей в природе,— дело крайне сложное, трудоемкое и дорогое. Химическими средствами разделить атомы, обладающие разной массой, вообще невозможно. Обычные методы разделения изотопов основаны на различной скорости диффузии через пористую перегородку легких и тяжелых частиц. При этом происходит первоначальное обогащение газа нужным изотопом. Затем процесс многократно повторяется. [c.110]

При движении многокомпонентной химически реагирующей смеси газов уравнение энергии выражает условие баланса подвода тепла, с одной стороны, а с другой — изменение полной энергии и совершенной работы. Для реагирующей смеси появляется источник теплообразования за счет химических реакций и вследствие диффузии газов. Первый закон термодинамики в применении к произвольному объему многокомпонентной газовой смеси утверждает, что изменение суммы кинетической и внутренней энергии равно работе, совершаемой над объемом V за единицу времени поверхностными напряжениями плюс скорость подвода тепла вследствие теплопроводности плюс выделение энергии за счет химических реакций плюс работа, совершаемая в единицу времени над веществом, образующимся внутри объема. [c.92]

Учитывая взрывоопасность готовой смеси, в промышленных установках предпочитают без особой необходимости не иметь с нею дела, подавая горючий газ в топку отдельно от воздуха. В отличие от кинетического такое горение называется диффузионным, поскольку скорость его сгорания определяется интенсивностью смешения компонентов, осуществляемого в конечном счете путем взаимной диффузии. [c.133]

Механизм тепло- и массообмена в контактном экономайзере при соприкосновении горячих дымовых газов (ненасыщенной парогазовой смеси) с холодной водой весьма сложен. Здесь одновременно происходят процессы конвективного теплообмена, диффузии, теплообмена при изменении агрегатного состояния и теплопроводности. Движущей силой этих процессов являются разность не только температур газов и воды, но и парциальных давлений водяных паров в дымовых газах (парогазовой смеси) и у поверхности воды. Коэффициент теплообмена от газов к воде в контактном экономайзере и от газов к поверхности нагрева в конденсационном поверхностном теплообменнике существенно выше (при одинаковой скорости газов и других равных условиях), чем при сухом , т. е. чисто конвективном, теплообмене. Необходимо подчеркнуть, что это увеличение может быть весьма значительным в связи с высокой интенсивностью мокрого теплообмена. [c.15]

Падение давления паровой компоненты в направлении от поверхности капель и обусловливает диффузию молекул пара от этой поверхности. Падение давления газовой компоненты смеси в направлении, нормальном к поверхности капель, вызывает диффузию газа в направлении, обратном диффузии пара. Однако диффузия газа полностью компенсируется направленным потоком парогазовой смеси, так что результирующий поток газов, нормальный к поверхности капель, равен нулю, а паровой поток, направленный от поверхности капель, возрастает по сравнению с потоком, обусловленным только диффузией пара при данной разности его парциальных давлений. Так как размеры капель обычно невелики, то у их поверхности поле парциальных давлений пара практически мало зависит от аэродинамических условий. В этом случае в переносе частиц пара от поверхности капель основную роль играет молекулярная диффузия. Поэтому интенсивность теплообмена между парогазовой смесью и каплями жидкости (интенсивность испарения последних) зависит от скорости переноса частиц [c.48]

Расиространение горения в смесях газа с горючими частицами может происходить как за счет процессов переноса — теплопроводности и диффузии, передачи тепла излучением, так и за счет газодинамических процессов — конвективного двпженпя относительно частиц горячих продуктов реакции, ударных и детонационных волн. Реализация того или иного механизма зависит от режима горения частиц, концентрации топлива, геометрии устройства, где горение осуществляется, и особенностей инициирования. При этом скорость распространения фронта горения изменяется в широком диапазоне от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду. [c.402]

Относительно допущения о бинарности смеси сделаем некоторые пояснения. Согласно кинетической теории газов [Л.2-9] скорость диффузии Vi i-й компоненты в п-компонентной смеси газов определяется [c.35]

Масс-диффузия (диффузия в потоке пара). Различие скоростей диффузии 2-х изотопов в потоке 3-го (разделительного) газа приводит к частичному разделению изотопной смеси эффект И. р. при диффузии в струю пара был открыт Г. Герцем (II. Hertz) в 1922. Коаф, обогащеиия [c.122]

На основании проведенных исследований этому явлению можно дать следующее объяснение. Хотя диффузия двойной газовой смеси критического состава не должна протекать, но при наличии значительной разницы в концентрациях двух смесей на границе их соприкосновения происходит постепенное изменение состава газа — размывание . Чем больше подвижность молекул, тем быстрее при одном и том же градиенте концентраций будет происходить размывание пограничного слоя, отход от критической концентрации, а следовательно, и отход от нулевой скорости диффузии. Только в пределе при нулевом градиенте концентраций диффузия не протекала бы. Так как подвижность молекул газа даже при этих повышенных давлениях, вероятно, на три порядка больше, чем в жидкостях, то продолжительность опыта в 4 час, как в данном примере, равносильна продолжительности диффузии в жидкостях в 4000 час. При этом, как и в случае расслаивающихся жидкостей, можно утвер- [c.140]

Развитие пошло быстрее с середины прошлого столетия в 1855 г. Фик опубликовал свою фундаментальную работу, в которой устанавливается пропорциональность скорости диффузии компонента смеси локальному градиенту его концентрации. Коэффициент пропорциональности известен теперь под названием коэффициента диффузии. Затем благодаря трудам Клаузиуса (1857), Максвелла (1867) и Больцмана (1896, 1898) была создана вполне законченная теория диффузии в газах. После работ Энскога (1917) и Чепмена (1912) эта теория в начале XX в. приняла современную форму (Чепмен и Коулинг, 1939 Гирш-фельдер, Куртис и Бирд, 1956). Математический аппарат теории великолепен. Однако он трудно доступен для обычного инженера. [c.30]

Естественно этой формулой можно пользоваться лишь до тех пор, пока предельные объемные энерговыделения ограничиваются скоростью охлаждения смеси, т. е. при выполнении неравенства сц S jE)y j. Ранее было показано, что уст — 10мощности излучения с единицы длины приблизительно на порядок, т. е. до P/La 500... 1000 Вт/м. Необходимо отметить, что в случае турбулентного характера газового потока дополнительное возрастание скорости охлаждения смеси может иметь место из-за замены ламинарной диффузии на турбулентную. Время турбулентной диффузии (т )т Л / /(djUr), где Ur — флуктуации скорости потока. Сравнивая это время с Td Л / Kv ), можно получить [c.133]

Уже целое столетие развиваются экспериментальные и теоретические исследования экзотермических волн, распространяющихся в горючих смесях газов, а также в твердых и жидких горючих средах. Механизмом тепловыделения в таких средах являются экзотермические химические реакции, скорость протекания которых при комнатной температуре практически равна нулю и становится очень большой при температурах, достигаемых в ходе реакции (например, смеси водорода или ацетилена с кислородом или с воздухом, смесевые твердые топлива ракетных двигателей). Механизм распространения тепла в несгоревшую еще смесь естественно предполагать обусловленным процессами переноса — теплопроводностью и диффузией активных частиц, т.е. не связанным с макроскопическим упорядоченным движением среды. Однако уже в 1881г. Бертло и Вьей, Маллар и Ле Шателье открыли явление детонации, при котором горение распространяется по газовой среде со скоростями, в тысячи и миллионы раз превосходящими скорость нормального распространения пламени. Механизм распространения зоны тепловыделения в этом случае связан с прохождением по холодной горючей смеси сильной ударной волны, сжимающей и нагревающей смесь и тем самым включающей химическую реакцию с интенсивным тепловыделением роль процессов переноса в распространении зоны тепловыделения в практически реализуемых случаях химической детонации мала. [c.117]

Общая задача вычисления коэффициентов переноса для газовых смесей может быть решена способом, аналогичным тому, который применялся для простого газа [8—10]. Дополнительно к вязкости и теплопроводности возникают два новых явления переноса, а именно диффузия и термодиффузия средняя скорость отдельных компонентов, вообще говоря, отличается от массовой скорости смеси, и оказывается, что разность, представляющая собой скорость диффузии, содержит члены, пропорциональные градиенту концентрации, градиенту давления, разности между внешними силами, действующими на различные молекулярные компоненты, и градиенту температуры. Первые три члена соответствуют обычной диффузии, а четвертый — термодиффузии. Термодиффузия была впервые предсказана Энскогом[41] и Чепменом [6] на чисто теоретической основе и подтверждена экспериментально Чепменом и Дутсоном [42]. Она выпала из поля зрения предыдунхих исследователей по той причине, что для максвелловских молекул коэффициент термодиффузии в точности равен нулю. [c.292]

Во фронте ударной волны имеются большие градиенты термодинамических величин и, следовательно, возникают благоприятные условия для диффузии частиц и разделения смеси газов, если ударная волна распространяется по смеси. Задача о диффузии в ударной волне, распространяющейся по бинарной смеси газов, рассматривалась С. П. Дьяковым (1954). Физически ясно, что во фронте ударной волны происходит концентрирование легкого компонента смеси. Действительно, в нагретом газе за волной молекулы легкЬго компонента обладают большей тепловой скоростью, чем молекулы тяжелого, и потому они вырываются вперед (в системе координат, где невозмущенная смесь покоится) и несколько опережают молекулы тяжелого газа. Поэтому в передней части фронта ударной волны возникает повышенная концентрация легкого компонента. [c.214]

И при М==10 превосходит температуру набегаюьцего потока более чем в двадцать раз (при 7=1,4). Появление области с очень высокой температурой при гиперзвуковом обтекании тел воздухом и другими газами приводит ко второй особенности таких течений (первая выражена неравенством (23.1), а именно — к проявлению эффектов, связанных с поведением реальных газов при высокой температуре. Для учета этих эффектов вместо модели совершенного газа для воздуха или других смесей газов вводятся более сложные модели модели термодинамически равновесного газа с учетом протекания в нем физико-химических процессов — возбуждения внутренних степеней свободы молекул и атомов, диссоциации молекул, химических реакций между компонентами смеси, ионизации атомов и молекул модели, в которых учитывается конечная скорость протекания названных физико-химических процессов (модели термодинамически неравновесного или релаксируюихего газа) модели с учетом процессов молекулярного переноса в газе—вязкости, теплопроводности, диффузии, а также с учетом излучения. В последних моделях нужно принимать во внимание и то, что при высокой температуре обтекающего тела газа поверхностный слой тела может разрушаться, в результате чего поток вблизи тела будет содержать газообразные (а иногда — и испаряющиеся твердые и жидкие) продукты разрушения тела. [c.400]

Известно также, что при турбулентном движении газокислородная струя расширяется возле стенки сопла до давления ниже атмосферного в результате поперечной скорости в момент истечения из отверстия, и, таким образом, расширенное ядро пламени удерживается у выходного отверстия, нависая над его торцовой поверхностью и не проникая внутрь мундштука. При повышенной шероховатости стенок и малой средней скорости истечения смеси толщина предельного слоя с минимальны.ми скоростями истечения увеличивается н газовая струя не может противостоять давлению, oкaзывae юмy снаружи, и пламя проскакивает внутрь мундштука [14]. На уменьшение возможности проскока пламени внутрь горелки оказывает влияние также снижение скорости воспламенения смеси на границе вследствие диффузии вытекающей нз мундштука газовой струи с атмосферой воздуха [12]. При повышенной скорости истечения смеси скорость распространения пламени на границе несколько повышается вследствие того, что быстротекущие газы пламени не засасывают холодный воздух из окружающей атмосферы, что также способствует удержанию пламени у выходного канала мундштука. [c.60]

Скорость диффузии. Полное уравнение для вектора скорости диффузии, которое дает молекулярная теория газов, представлено уравнением (2.38). В рассматриваемых нами случаях можно сделать предположения, позволяющие упростить эти уравнения. Во-первых, большинство интересующих нас смесей будут существенно бинарными в том смысле, что все компоненты разбиваются на два класса, состоящие из тяжелых и легких частиц. Например, диссоциированный воздух состоит из тяжелых частиц Ог и N2 и легких частиц О и N. Реакция графита с газовой смесью дает тяжелые частицы СО2 и легкие О2 и N2, а возможно, и СО. В том случае, когда для охлаждения используется гелий, тяжелыми частицами будут О2 и N2, а легкими — частицы Не. Для подсчета потока массы О или N через О2 или N2, N2 или О2 через СО2, или Не через N2 и О2 с хорошим приближением может служить один коэффициент бинарной диффузии 0,2. Для смеси двух газов (2.38) дает Тг / -2 л 1 г г д 1о2 Т /л /11 [c.34]

Диффузионный поток определяется следующим образом. Пусть в бинарной смеси газов массовая концентрация одного из компонентов, скажем, легкого, с массой молекул т , равна а. Концентрация второго, тяжелого, компонента с массой молекул тп2 (ТОг > 1) есть 1 — а ). Благодаря диффузии одного газа относительно другого газы обладают различными макроскопическими скоростями. Обозначим их через щ и г 2. Если е — плотность смеси, то полный поток первой компоненты есть ащ, а поток второй е (1 — а) 112. Макроскопическая или гидродинамическая скорость смеси и определяется так, чтобы полный поток массы газа был равен ди (и — импульс единицы массы). Таким образом, ди = = 0ам1 + 0 (1 — а) г 2 или и = ап1 - - (1 — а) Мг- В рамках гидродинамики идеальной жидкости скорости обоих компонентов смеси совпадают и равны и. Потоки компонентов равны дай и Q (I — а) и. [c.372]

Таким образом, инертные компоненты активно участвуют в процессе тепло- и массообмепа и их игнорирование приводит к суш ественной количественной погрешности в определении характеристик гетерогенного воспламенения и горения, в частности температуры раздела сред и скорости массового уноса. Вместе с тем в качественном отношении результаты, полученные без учета влияния многокомпонентной диффузии, не отличаются от тех, что получены в рамках точной постановки задачи с учетом многокомнонеитной диффузии. Например, полностью сохранил силу вывод о том, что существуют два режима гетерогенного воспламенения самовоспламенение и зажигание. Более того, если молекулы реагирующей смеси газов удается разбить на две группы [c.250]

Рассмотрим теплообмен между реагирующим пограничным слоем и испаряющейся (сублимирующейся) поверхностью твердого тела. За пределами пограничного слоя параметры газа — плотность смеси рп, ее тангенциальная скорость Wx=Wo, концентрации компонентов смеси rriio — постоянны. Будем полагать для простоты, что число Прандтля газового потока равно единице и соответственно равен единице коэффициент восстановления. Пренебрежем тепловым излучением. Примем, что молекулярный массообмен осуществляется только концентрационной диффузией. Рассматриваемый процесс стационарен. [c.358]

Таким образом, в период индукции исходная смесь путем диффузии обогащается продуктами горения, постепенно приобретая температуру 7, близкую к температуре горения. Тепловой поток из зоны реакции, идя навстречу поступающей непрореагировавшей смеси, обеспечивает ее нагрев и, в итоге, плавный ход кривой изменения температуры. Величина этого теплового потока может быть относительно значительной, так как на окончательный нагрев газов от Т до требуется немного тепла. В балансе энергии зоны горения приходом следует считать выделение тепла в результате реакции, а расходом — тёпло, уносимое продуктами горения из зоны горения, и тепло, затрачиваемое на нагрев непрореагировавшего газа (за счет теплопроводности, диффузии и излучения). Математическая обработка уравнения баланса тепла привела Я. Б. Зельдовича к следующему уравнению для нормальной скорости распространения пламени [c.106]

Встречная диффузия продуктов горения замедляет проникновение воздуха к центральным частям струи и тем самым уменьшает скорость распространения пламени. Если струя горючего газа движется турбулентно, то чем крупнее масштаб турбу лентности, тем быстрее пульсирующие объемы воздуха проникнут к центральным частям струи, создадут очаги горения, каждый из которых будет иметь собственный фронт пламени. Горение в очагах может носить характер горения смеси, если перемешивание предваряет воспламенение или если оно происходит так, что горючий газ и воздух, поступая навстречу друг другу, образуют фронт пламени. Продукты горения в этом объеме, заполненном очагами горения, диффундируют внутри факела и в конце концов выносятся за его пределы. Если к горючему газу примешать часть воздуха (долю его количества, необходимого для горения), то вблизи сопла образуется фронт пламени, аналогичный фронту пламени при горении смеси, и далее горение носит очаговый характер. Из изложенного следует, что случай горения свободной турбулентной струи газа в воздухе приводит к более сложной структуре факела, чем при горении смеси. [c.111]

Для обогащения используют эффект разделения, создаваемый центробежными силами при искривлении потока UFg (разделит, сопло в ФРГ, вихревая трубка в ЮАР). Для увеличения первичного эффекта к добавляют лёгкий вспомогат. газ (Н или Не), увеличи-ваютцпй скорость HFg в потоке смеси. При этом возрастают и дс11ствующие на TjFa центробежные силы и в 4—8 ра.э выше, чем в случае газовой диффузии [2, 4]. [c.123]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...