Диффузия в газовых смесях

Плодотворность применения методов нелинейной термомеханики к явлениям переноса проиллюстрируем несколькими примерами. Рассмотрим неизотермическую диффузию в газовой смеси. [c.77]

По уравнению (2) нами были рассчитаны коэффициенты бинарной диффузии в газовых смесях при давлении 1 атм и в интервале температур 200-500 К. [c.47]

В газовой смеси могут происходить химические реакции. Здесь будет рассматриваться только случай, когда скорости химических реакций достаточно велики и газовая смесь находится в локальном равновесном химическом состоянии. При большой скорости химических реакций или соответственно при малых временах протекания химических реакций хим имеет место неравенство 4им С 4. здесь характерное газодинамическое время, определяемое отношением характерного размера в задаче L к характерной скорости движения среды V ( ,, = L/V). Можно показать, что уравнения диффузии в этом случае вырождаются в конечные соотношения, носящие название законов действующих масс. [c.13]

Это обстоятельство широко используется в случаях, когда речь идет о диффузии в газовых растворах или, как часто говорят, в смесях газов. Практическая применимость аналогии обусловливается тем, что для газов числа Рг и Ргд близки друг к другу. В жидких растворах диффузионное число Прандтля в сотни раз или еще значительнее превышает тепловое число Прандтля, вследствие чего перенесение эмпирических формул теплоотдачи на диффузию (или наоборот) становится необоснованным. [c.182]

Эффекты бародиффузии обычно на практике совершенно незначительны и могут не приниматься в расчет. Эффекты термодиффузии в газовых смесях могут оказывать заметное влияние лишь при существенно различной массе молекул компонентов смеси (например, смесь водород-фреон и т.п.), значительных температурных градиентах и средних концентрациях компонентов. На практике все эти условия одновременно выполняются редко. Поэтому обычно термодиффузионные эффекты также не рассматриваются. В итоге соотношения (3.269) и (3.270) переходят в соотношения закона концентрационной диффузии — закона Фика [c.263]

С другой стороны, градиент температуры в газовой смеси вызывает термическую диффузию, направленную в сторону уменьшения градиента температуры. Возникающая разность концентраций компонентов создает градиент температуры, обратный существующему. [c.291]

Перенос молекул газа в сторону меньшей концентрации при большей температуре называют термической диффузией, в отличие от обычной изотермической диффузии. Процесс термической диффузии используется для разделения газов в газовых смесях. [c.107]

Выведем уравнение диффузии. Напомним, что диффузией называется выравнивание концентрации вследствие молекулярного переноса веществ смеси из одного участка жидкости в другой это необратимый процесс, являющийся наряду с теплопроводностью и вязкостью одним из источников диссипации энергии в газовой смеси. Уравнение диффузии представляет собой уравнение переноса t-й компоненты смеси газов. [c.556]

V у — составляющая скорости диффузии, возникающей вследствие наличия градиента концентрации г-го компонента в направлении оси у декартовой системы координат в газовой смеси г-го и /-го компонентов, [c.24]

Несколько основных понятий, относящихся к диффузии в многокомпонентных смесях жидкостей (см. раздел 11.13), можно использовать также для газовых смесей. Одной из проблем, связанных с диффузией в жидкостях, является то, что даже бинарные коэффициенты диффузии очень часто зависят от состава. Следовательно, для многокомпонентной смеси жидкостей трудно получить численные значения коэффициентов диффузии, связывающих потоки с концентрационными градиентами. [c.485]

Определенную роль в процессе распространения горения играет также и взаимная диффузия различных компонент горящей смеси это обстоятельство не меняет порядков величины скорости и ширины пламени. Подчеркнем, однако, что здесь везде идет речь о горении предварительно перемешанных горючих газовых смесей, а не о случаях, когда реагирующие вещества npq-странственно разделены и горение происходит лишь за счет их взаимной диффузии. [c.664]

Коэффициент теплопроводности инертной газовой смеси вычисляется по теплопроводности компонентов [19]. Для некоторых веществ коэффициенты бинарной диффузии имеются в [2], но в большинстве случаев их приходится оценивать на основе молекулярной теории строения газов. [c.366]

При рассмотрении многокомпонентной газовой смеси можно воспользоваться понятием эффективного коэффициента диффузии и, таким образом, обобщить формулу (9.40) на многокомпонентные газовые смеси. При введении понятия эффективного коэффициента диффузии многокомпонентную газовую смесь разделяют на две группы компонентов, в каждой из которых собраны газы с примерно одинаковыми атомными или молекулярными массами и одинаковыми поперечными сечениями столкновений. Коэффициент диффузии, определяющий проникновение одной группы компонентов в другую, и будет эффективным. К оценке этс го коэффициента можно подойти и с другой стороны. Если эффективный коэффициент теплопроводности вычислить через коэффициенты диффузии многокомпонентной смеси, то формула (9.40) может служить более строгим основанием для вычисления эффективного коэффициента диффузии смеси и числа Le [c.371]

В настоящее время методы газовой хроматографии нашли применение при определении характеристик широкого круга физико-химических процессов (определение упругости пара, скрытой теплоты парообразования, коэффициента диффузии), а также состава продуктов горения и термического разложения при исследовании процесса горения топлива. При исследовании рабочих процессов в тепловых двигателях наибольший интерес представляет использование хроматографических методов для определения как качественного, так и количественного состава газовой смеси. [c.302]

Скорость протекания химических реакций зависит от интенсивности переноса химических элементов. Пусть компоненты газовой смеси, участвующие в химических реакциях, состоят из yVa химических элементов. Обозначим через весовую долю элемента с номером а в составе компонента с номером i (1 с а < с Л/г)- Умножая уравнения диффузии (1.25) компонентов, участвующих в химических реакциях, на и суммируя результаты по i при фиксированном а, получим [c.14]

В ряде случаев при решении задач теплообмена встречаются конечные уравнения или системы конечных уравнений. Эти уравнения могут быть алгебраическими или трансцендентными. В качестве примера трансцендентной системы можно привести систему (1.26), решение которой позволяет определить равновесный состав газовой смеси. Отыскание корней многочленов встречается при нахождении собственных значений характеристического многочлена (например, в задаче расчета многокомпонентной диффузии в случае течения Куэтта, гл. 8). В данной главе приводится пример решения трансцендентного уравнения, связанного с расчетом температуры поверхности летательного аппарата (ЛА) с учетом излучения его поверхности. Приведем некоторые методы решения конечных уравнений. [c.66]

Хромирование проводилось из газовой фазы неконтактным способом, путем пропускания через находящийся в реакционной камере раскаленный феррохром смеси водорода и хлористого водорода в соотношении 3 5 см /сек. Этот состав газовой смеси является оптимальным для обеспечения наибольшей концентрации хрома на поверхности сплавов на основе железа [2]. Через 35—40 мин. после начала процесса количество подаваемого в газовую смесь хлористого водорода уменьшалось до 1—1.5 см /сек., так как после образования на поверхности хромируемого изделия тонкого диффузионного слоя скорость хромирования определяется уже скоростью диффузии атомов хрома через этот слой. Температура процесса составляла 1000 и 1100° С, продолжительность — 4 часа. [c.162]

В сплавах с очень малым содержанием менее благородного легирующего элемента образование зародышей соответствующего более устойчивого оксида может быть подавлено окислением основного компонента и эти зародыши останутся в форме дискретных частиц, внедренных в окалину [75]. В подобных сплавах может происходить также внутреннее окисление менее благородного элемента, пока и поскольку концентрация растворенного компонента ниже критической величины [76]. Дополнительными факторами, способствующими этому внутреннему окислению, являются также малые коэффициенты диффузии растворенного компонента в сплаве и высокие парциальные давления кислорода в газовой фазе [76]. Однако в случае газовых смесей с очень низкой активностью кислорода неспособность сплава образовать защитную окалину с хорошей адгезией часто также приводит к внутреннему окислению [36—38]. При этом размеры, форма и распределение частиц внутреннего оксида зависят от сплава и конкретных условий, хотя, как правило, более устойчивым внутренним оксидам соответствуют частицы меньших размеров и все частицы стремятся сконцентрироваться на границах зерен [77, 78]. [c.22]

Расчет неравновесных потоков представляет достаточно сложную задачу, так как требует совместного решения уравнений газодинамики, термодинамики и кинетики релаксационных процессов. По этой причине при рассмотрении неравновесных явлений часто ограничиваются случаем одномерного стационарного течения идеально-газовой смеси. Обычно не учитывают вязкость, теплопроводность и диффузию. Процессы внутреннего переноса у стенки каналов исследуют обычно в приближении пограничного слоя, полагая при этом, что роль пограничного слоя сводится к уменьшению поперечного сечения канала. Методы расчета пограничного слоя при наличии химических реакций изложены в работах [368—373]. [c.119]

Ограничимся рассмотрением одномерного стационарного течения идеально-газовой смеси, состоящей из М компонент, между которыми протекает R химических реакций. Предположим также, что в каждой точке канала внутренние степени свободы находятся в равновесии с поступательными. Будем пренебрегать эффектами теплопроводности и диффузии. Потери импульса, обусловленные влиянием вязкостных сил, будем учитывать заданием работы трения. [c.124]

Вокруг более мелких капель, даже при высоких температурах среды, нет горения. У других капель в зоне горения происходит только частичное выгорание паров. Остальной пар распространяется турбулентной диффузией в среде и сгорает по тем же законам, как газовое топливо. Распределение жидкости и паров в газовом потоке определяет условия образования горючей смеси. [c.218]

Ток газовой смеси, имеющий скорость та, ведет и к другому эффекту — дополнительному, конвективному переносу компонента 1 в том же направлении внешней нормали, в котором беспрепятственно развивается молекулярная диффузия этого компонента. Суммарный массоперенос определяется выражением [c.184]

Диффузионная сварка В 23 К 20/00 Диффузионные насосы F 04F 9/00-9/08 способы обработки поверхности металлических изделий С 23 С 8/00-12/02) Диффузия [выделение изотопов водорода диффузией В 01 D 59/10-59/18 использование для (очистки водорода или газовых смесей, содержащих водород С 01 В 3/50 разделения (газов и паров 53/22 изотопов 59/10-59/18) В 01 D удаления неметаллов при обработке металлов и сплавов С 21 D 3/00-3/10)] Диффузоры [c.75]

Широко известны взаимосвязь явлений теплообмена и массообмена, взаимное влияние их друг на друга. А. В. Лыков [Л. 84] давно показал, что перенос тепла и вещества, строго говоря, нельзя рассматривать отдельно, независимо друг от друга, а только в их взаимосвязи. Известно, например, что концентрационная изотермическая диффузия в газовой смеси вызывает перенос тепла и образование температурного градиента (эффект Дюфо). Обратно, перенос тепла теплопроводностью в газовой смеси вызывает перенос вещества (термодиффузия или эффект Соре [Л. 910]). [c.242]

В 1911 г. Энског и независимо от него Чепмен разрабатывали кинетическую теорию неоднородных газов. Ими теоретически было установлено, что диффузия в газовой смеси может быть вызвана не только градиентом концентрации, но и градиентом температуры. Этот вывод показался современникам неожиданным и ему не верили до тех пор, пока он в 1917 г. не был подтвержден экспериментально Чепменом и Дутсоном. [c.364]

Изменение скорости осаждения молибдена в области первого порядка реакции относительно концентрации MoFe в газовой смеси при температуре 500—700° С характеризуется значением энергии активации около 5,5 ккал/моль. При температурах выше 800° С скорость осаждения молибдена мало зависит от температуры, что характерно для условий, когда лимитирующей стадией процесса является диффузия реагентов к поверхности осаждения. В области нулевого порядка реакции относительно концентрации МоРб в газовой смеси при температурах выше 800° С кажущееся значение энергии активации процесса составляет 6 ккал/моль. При дальнейшем повышении содержания МоРб наблюдается постепенное увеличение кажущейся энергии активации от 6,0 до 50,0 ккал/моль. Аналогичное увеличение энергии активации наблюдается и при более низкой температуре осаждения. Отрицательная скорость осаждения или травление молибденового осадка является следствием протекания реакций взаимодействия с металлическим молибденом. [c.111]

В случае многокомпонентной смеси необходимо учесть перенос знтлльиии молекулярной диффузией В жидкостях этот перенос несуществен и обычно не учитывается. В газовых смесях он происходит интенсивнее, хотя и в последнем случае его величина во многих задачах может быт -, мала по сравнению с переносом теплоты конвекцией и теилопроводнс тью. [c.24]

А. определяется процессами адсорбции, растворимостью абсорбир. вещества в абсорбенте и диффузией в нём. Скорость А. тем выше, чем выше парциальное давление поглощао.чого вещества в газовой смеси и чем ниже темп-ра абсорбента. При повышении темп-ры поглощённые вещества выделяются иэ раствора — происходит десорбция. Процессы А. и десорбции широко используются в хим. произ-ве, [c.11]

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]

Имеются, однако, и возражения против данного метода, когда реагирующим газом являются воздух или другая смесь газов, взаимодействующая с металлом с различной скоростью например, в случае воздуха кислород поглощается значительно скорее азота влага, обычно содержащаяся в воздухе, также изменяет концентрацию реагирующих газов. Даже если время от времени впускать свежий воздух в трубку, атмосфера в установке все равно будет обогащена азотом. Для того чтобы ослабить этот эффект, объем у становки должен быть достаточно велик по сравнению с объемом воздуха, расходуемого на реакцию окисления. Но увеличение объема установки уменьшает чувствительность метода. Кроме того, в газовых смесях проявляется эффект тепловой диффузии, и хотя для с.меси кислорода с азотом эта диффузия незначительна, она все же привносит трудно определимую погреш итсть. Дань [609], пользоваБШИися в своих исследованиях кислородом 95%-пой чистоты, столкнулся с некоторымп трудностями, которые исчезали, когда загрязненный газ заменили чистым кислородом. Тем не менее этот метид оказался весьма полезным, даже когда воздействующей газообразной средой был воздух, из-за простоты методики и возможности при измерениях непрерывно записывать через определенные короткие промежутки времени (до 60 мин) количество поглощаемого кислорода, например, в случае окисления различных сплавов хрома при 1250° С [401] . [c.242]

Уравнения сохранения химических элементов в газовой смеси. При феноменологическом описании реагирующей многокомпонентной смеси в различных конкретных случаях целесообразно использовать разные уравнения вещественного баланса. В аэрономических исследованиях важное значение имеют так называемые уравнения диффузии химических элементов (входящих в состав изучаемой системы), которые были получены в удобном для геофизических прило- [c.72]

Температура и продолжительность цементации. Одним из самых существенных факторов, определяющих условия протекания цементации, является температура. Практическое значение имеет цементация лищь при высокой температуре (900—940°), так как при этой температуре 1) в газовой смеси содержится избыток СО, необходимый для науглероживания стали 2) цементируемое железо находится в состоянии гамма, способном растворить в себе достаточное количество углерода 3) большая скорость диффузии углерода обеспечивает получение цементированного слоя достаточной глубины. [c.37]

В газовых смесях и растворах перенос тепла теплопроводностью связан с переносом массы. При наличии температурного градиента в таких системах происходит термическая диффузия (эффект Соре), а диффузия вещества вызывает перенос тепла, который называется диффузионной теплопроводностью (эффект Дюфо). Например, для бинарной газовой смеси плотностью р (кг/м ) плотность потока тепла равна [c.14]

Эта теория связывает также вязкость бинарной смеси с ее составом. Поэтому экспериментальные данные о вязкости в зависимости от состава смесей при постоянной температуре могут быть использованы как основа для расчета бинарного коэффициента диффузии Одв [51, 84, 101, 228]. Вейсман и Мэсон [227, 228] сравнили результаты, получаемые по этому методу, с очень большим количеством экспериментальных данных о диффузии и обнаружили превосходное их совпадение. Значения Одв, полученные с помощью этого метода, фактически лучше совпадают с экспериментальными данными, чем значения, рассчитанные с помощью уравнения (11.3.1). Как будет показано ниже, уравнение (11.3.1) предсказывает значения Одв, которые обычно на несколько процентов ниже Если один или оба компонента газовой смеси являются полярными, то используется модифицированное соотношение Леннарда—Джонса, такое как потенциал Штокмайера. Поэтому необходимо другое выражение для интеграла столкновений [лучше, чем уравнение (11.3.6)], и значений параметров потенциала Леннарда—Джонса уже недостаточно. Брокау [19] предложил альтернативный метод расчета коэффициентов диффузии. в бинарных смесях, содержащих полярные компоненты. (См. также разделы 9.4 и 10.3) Уравнение (11.3.1) все же используется, но интеграл столкновений Qq в нем новый [c.473]

В газовых смесях дополнительное поглощение может быть обусловлено взаимной диффузией молекул газа при этом более легкие молекулы диффундируют из участков сжатия звуковой волны в участки разрежения. При этом происходит необратимый процесс перехода энергии звуковой волны в тепловую. Теоретическое рассмотрение этого процесса дано в работе Рокара [1742], согласно которому коэффициент поглощения ад, обусловленный диффузией, по порядку величины примерно равен а, и растет пропорционально Р (см. также работы Мейкснера [13401 и Шапошникова и Гольдберга 14993]). [c.329]

В 1911 г. Энског, развивая теорию газа Лоренца, пришел к заключению о возможности в такой газовой смеси диффузии не только за счет градиента концентрации, но и вследствие градиента температуры (термическая диффузия). Несколько позже Чепмен и Энског теоретически предсказали термодиффузию в общем случае газовой смеси. Первое экспериментальное подтверждение этого результата было получено из опытов Чепмена и Дутсона в 1917 г. [c.151]

Рассмотрим случай, когда все компоненты вдуваемой газовой смеси могут быть разделены на две группы с близкими (будем полагать равными) диффузионными свойствами. Тогда можно рассматривать три различных коэффициента диффузии по одному коэффициенту диффузии в каждой группе между компонентами данной группы Di, и коэффициент диффузии компонентов первой группы по отношению к компонентам второй группы D3, Кроме вдуваемых в смеси может присутствовать произвольное число (а) групп компонентов с близкими диффузионными свойствами. Тогда общее число коэффициентов дис узии, от которых зависит решение, равно 3 + 2а, т. е. необходимо также учитывать коэффициенты диффузии всех групп компонентов относительно двух групп Оц, Dj2, присутствующих во вдуваемой смеси. В рассматриваемом случае корни характеристического уравнения получаются в виде [c.278]

Перенос теплоты, учитываемый уравнением (15-10), осуществляется теплопроводностью, конвекцией и молекулярной диффузией. В сложных случаях теплообмена уравнение (15-10), оставаясь пригодным, не определяет полностью тепловой поток, поступающий в стенку. Подробнее об этом сказано в 15-3. Если химические реакции происходят при течении газовой смеси с большой скоростью, то необходимо учесть перенос теплоты диссипа- [c.357]

Механизм процесса тепло- и массообмена в контактном экономайзере при соприкосновении горячих дымовых газов (ненасыщенной паро-газовой смеси) с холодной водой весьма сложен. Здесь одновременно проходят процессы конвективного теплообмена, диффузии, теплообмена при изменении агрегатного состояния и теплопроводности. Движущей силой этих процессов являются не только разность температур газов и воды, но и разность парциальных давлений водяных паров в паро-газовой смеси и у поверхности воды. [c.34]

Чтобы определить Ргд, нужно знать коэффициент диффузии паров Ыаг804 в топочных газах. Его можно найти по формуле Уилка [99] для многокомпонентных газовых смесей [c.71]

Последний пример является особенно поучительным. Как отмечено в 3-3, одна из наиболее общих формулировок второго закона термодинамики такова самопроизвольные процессы необратимы. Из этой формулировки следует, что протекающие сами по себе процессы, к числу которых можно отнести диффузию газов, переход тепла от тела более нагретого к телу менее нагретому при конечной разности температур, расширение газа без производства внешней работы и т. д., являются процессами необратимыми. Действительно, хорошо известно, что процесс разделения газовой смеси (процесс, обратный диффузии) никогда не протекает сам по себе , т. е. никогда не протекает без дополнительных, компенсирующих процессов совершенно невероятным представляется, например, случай, в результате которого заключенный в каком-либо сосуде воздух вдруг самопроизвольно разделится на азот и кислород. Столь же невероятным представляются и случаи самопроизвольного перехода тепла от тела менее нагретого к телу более нагретому или самопроизвольного с катия газа. [c.93]

Наиболее подробно вопросы диффузии и теплопередачи в паровоздушной смеси теоретически рассмотрены в работах Д. А. Франк-Каменецкого fJll] и Л. Д. Бермана [9]. Для движения паро-газовой [c.84]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...