Предисловие ..................................................... 3
Обозначения ..................................................... 5
Введение ........................................................ 9
Глава 1. Теория термической диффузии газовых смесей ............ 13
1.1. Строгая молекулярно-кинетическая теория ................... 13
1.1.1. Основные положения теории .......................... 14
1.1.2. Диффузионные и термодиффузионные характеристики
газовых смесей ..................................... 20
1.1.3. Соотношения для расчета фактора термодиффузии
бинарных газовых смесей ............................ 26
1.1.4. Физико-математический аппарат для расчета фактора
термодиффузии ...................................... 38
1.1.5. Физическая природа термодиффузионного разделения ... 41
1.1.6. Особенности термодиффузионных характеристик
бинарных газовых смесей ............................ 44
1.2. Элементарная молекулярно-кинетическая теория .............. 46
1.3. Термодинамика необратимых процессов ....................... 62
1.4. Теория термодинамического подобия ......................... 71
Глава 2. Экспериментальные методы определения фактора
термодиффузии газовых смесей .......................... 78
2.1. Методы измерения фактора ат бинарных смесей ............... 78
2.1.1. Предварительные сведения ........................... 78
2.1.2. Метод двухбаллонного аппарата ...................... 81
2.1.3. Метод разделительных "качелей" ..................... 84
2.1.4. Метод термодиффузионной колонны .................... 86
2.1.5. Метод диффузионного термоэффекта ................... 88
2.1.6. Спектроскопический метод ........................... 90
2.1.7. Плазменный метод ................................... 91
2.2. Преимущества метода двухбаллонного аппарата ............... 91
2.3. Теоретические основы метода двухбаллонного аппарата
для исследования термической диффузии ..................... 92
2.3.1. Ограничения теоретической модели метода
двухбаллонного аппарата ............................ 92
2.3.2. Температура отнесения опытных значений фактора
термодиффузии ...................................... 93
2.3.3. Время установления стационарного разделения
смеси в двухбаллонном аппарате ..................... 99
2.3.4. Основы расчета термодиффузионного устройства ...... 101
2.3.5. Анализ состава исследуемой газовой смеси .......... 106
Глава 3. Экспериментальное исследование характеристик
термической диффузии бинарных смесей методом
двухбаллонного аппарата .............................. 111
3.1. Автоматизированная экспериментальная установка для
измерения и термодиффузионных характеристик газовых
смесей ................................................... 111
3.2. Методика определения термодиффузионных характеристик и
коэффициента взаимной диффузии бинарных газовых смесей ... 116
3.3. Калибровка измерительного аппарата ....................... 118
3.4. Результаты экспериментального исследования
характеристик термодиффузии бинарных смесей .............. 121
Глава 4. Полуэмпирические методы определения
термодиффузионных характеристик газовых смесей ....... 126
4.1. Обзор методов, имеющихся в литературе .................... 127
4.2. Обобщение экспериментальных данных о факторе
термодиффузии в рамках теории подобия .................... 134
4.2.1. Смеси инертных газов .............................. 136
4.2.2. Смеси многоатомных неполярных газов ............... 144
4.2.3. Смеси, содержащие полярный компонент .............. 148
4.2.4. Смеси гелия с фреонами ............................ 150
4.3. Определение коэффициента взаимной диффузии бинарных
"квазилоренцевых" смесей по данным о факторе
термодиффузии ............................................ 152
4.3.1. Методика расчета коэффициента взаимной диффузии
по результатам измерения фактора термодиффузии .... 152
4.3.2. Сравнение результатов расчета коэффициента
взаимной диффузии парогазовых смесей с
экспериментальными данными ........................ 154
Глава 5. Расширение функциональных возможностей
теплофизического эксперимента ........................ 157
5.1. Метод определения теплоты смешения газов с помощью
двухбаллонного термодиффузионного устройства ............. 157
5.1.1. Вывод расчетной формулы для теплоты смешения
газов ............................................. 157
5.1.2. Техническая реализация метода ..................... 161
5.2. Метод определения теплоемкости газовых смесей с помощью
термодиффузионного устройства ............................ 164
5.2.1. Исходные данные для разработки метода ............. 164
5.2.2. Теоретическая модель метода ....................... 165
5.2.3. Модернизация термодиффузионного устройства для
определения теплоемкости газовой смеси ............ 167
5.2.4. Методика проведения эксперимента по определению
комплекса свойств бинарной газовой смеси .......... 170
5.3. Метод определения коэффициента термодиффузии бинарных
газовых смесей при высоких температурах с помощью
ударной трубы ............................................ 171
5.3.1. Метод ударной трубы для определения коэффициента
теплопроводности газов и газовых смесей ........... 172
5.3.2. Математическая модель метода определения
коэффициента термодиффузии газовых смесей с
помощью ударной трубы ............................. 175
5.3.3. Техническая реализация метода измерения
коэффициента термодиффузии газовых смесей на
ударной трубе ..................................... 178
Приложение 1. Модельные потенциалы межмолекулярного
взаимодействия .................................. 181
Приложение 2. Комбинационные правила для потенциальных
параметров ...................................... 187
Приложение 3. О выборе средней температуры для фактора αr ..... 190
Приложение 4. Оценка точности экспериментальных данных ........ 194
Приложение 5. Результаты экспериментального исследования
фактора термодиффузии αr бинарных газовых
смесей .......................................... 203
Приложение 6. Температурная зависимость фактора
термодиффузии αr бинарных смесей инертных
газов. Расчет по методу Kestin et al ............ 215
Литература .................................................... 222
|
