Файл: Гинзбург И.П. Пограничный слой смеси газов учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.06.2024

Просмотров: 200

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

- 78

-

 

 

декулярными столкновениями,

и коэффициента

X , обуслов­

ленного переносом массы вследствпи диффузии

 

ы N пг

Г\

Т

д XJ

 

Ав =-Z

I

mLmj Dijhi j-~-

(9 .2 6 )

i--l

j - У

р

 

 

 

 

т . е . А з ,р ср - Д _,'? \ ^ '

 

 

 

 

 

Если перенос массы возникает вследствие

протекания в га ­

зе химических реакция,

то

иногда

называют

коэффициентом

химической теплопроводности. Б практических расчетах использу­ ются следующие формулы для определения коэффициента теплопро­

водности

оме си

Л

:

v

'

 

 

 

 

 

 

л-

 

г

х * 1

 

 

 

 

 

?\=Z Л-

 

106521 G-, ~z~l

(Масон и Саксена),

 

 

 

 

 

 

к-'

 

U

 

 

(9 .2 7 )

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

-

1 U /

 

I M J

 

 

 

 

 

 

 

о..

-

 

frk у;г

 

 

(9 .2 5 )

 

 

 

ск

 

2 y7 ■| / +

 

 

 

 

 

 

 

n

j

 

 

 

 

л

— к.аффицкзнт

теплопроводности

с -и компоненты

кото­

рый

подсчитывается,

например,

из

следующей

формулы

I g]

:

 

 

 

 

 

 

•s

(JL К>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i м , :■

 

кал/см-сек ( 9.29)

X ,-(0jl5+0,3S±^}}tfpi- 10

qи,г>*

 

где

$Z .

-

интеграл столкновений

для

переноса

импульса.

 

 

§ 1 0 .

Понятие идеально диссоциирующего газа

 

При исследовании диссоциирующих газовых смесей Лайтхил-

дом было введено понятие идеально диссоциирующего га за , Лайт-

хилл упростил задачу, заменив изучение диссоциирующей газовой смеси, подобной воздуху, изучением простой диссоциирующей га -


-79 -

зosoii смеои, в которой протекают реакции вида

Аг ~ 2 А .

 

 

W-1)

Следует сказать, что

подобное

существенное

упрощение

мо­

жет быть вполне оправданным при решении многих

практически

ин­

тересных задач, например,

для комплекса

реакции, протекающих

в диссоциирующем воздухе

при умеренных

температурах, -

 

4 1 — - 2 N + M

0 * Мг NO + N )

 

L \ 4 1

ог

!!

<\i

* N ,

0l * N = N 0 - > 0 ,

N 0 * h

-

последние

четыре реакции

с участием N0 играют

второстепен­

ную роль по

сравнению

с первыми двумя,

поскольку

равновеское

содержание

окиси азота

не

превышает 1%.

 

 

 

 

К тому же

следует

сказать,

что ввиду существенно различ­

ной энергии диссоциации

для

первых двух реакций -—

 

 

О, *11*5. !эв =

20 *М

(В 0г =

5 Ы ) ,

 

 

 

,V2 41 -9'Ъ е

 

М

( D Nz =

9, S iS )

 

 

-

молекулярный

кислород начинает диссоциировать

раньше

чем

а зо т; к моменту

начала

диссоциации азота, диссоциация

кислоро­

да почти полностью заканчивается, тем более, что рекомбинация для атомов кислорода практически о тсутствует ввиду большой энергии молекул кислорода (при большой энергии молекул доста­

точно одного соударения,

чтобы молекула диссоциировала).

В этом случае можно рассматривать воздух как

идеально

диссоциирующую

смесь га зов в диапазоне температур

до 6000 +

8000° К . Выведем

основные

термодинамические характеристики иде­



 

 

 

 

 

 

- 80

-

 

ально диссоциирующего

га за .

 

 

 

I . О т н о с и т е л ь н а я

м а с с о в а я

к о н -

ц е н т р а ц и я

 

t

 

Pi

 

 

 

£ . =

:

 

 

д л я

 

 

 

1

О

 

 

 

 

а т о м о в

 

 

 

 

t

 

-

А

)

 

 

 

 

Ч

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я

 

м о л е к у л

 

 

 

 

£

-

— —

~ 1 —Ё

 

( Ю . 2 )

 

ц /я

 

р

 

.

 

2.У р а в н е н и е с о с т о я н и я . Поскольку

 

 

R

R

R _

 

p " ' P L r i i Т I Р а - Р а М а Т >

Р " = Р м 2 ' М а Т > 1 0

 

 

R

 

 

 

 

D - - 0 - T

,

( Ю . з )

где

I _

/ +

 

 

 

гпА

 

 

3 .

та л ьп и я).

У д е л ь н о е т е п л о с о д е р ж а н и е (э

В соответствии с выражением ( 2 . I I ) запишем

 

 

 

т

X

 

 

 

 

Ил --11 +1 СРас,

 

 

 

 

P~~'hA ,

 

( Ю . о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'■Лм = -

J cP „d'

-И* - о .

 

( Ю .5 )

 

 

 

о

 

 

 

 

Энтальпия

бинарной

смеси

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 10. 6 )

 

4.

З а к о н

с о х р а н е н и я

ч и с л а

а т о

м о в . Поскольку для

реакции ( 1 0 .1 ) }г1 = - / ,

= 2

, то

I

=

/ , а также

 

 

 

 

(=(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

-

81

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С - О

 

См ~С-М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'A

ua

 

 

 

 

 

 

( Ю . 7

)

 

 

 

 

 

 

 

 

-'1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 .

 

В ы ч и с л е н и е

 

к о н с т а н т ы

 

р а в н о ­

в е с и я .

В

соответствии

с данными § 5 (см .( 5 .3 3 )

для ре­

 

акции ( Ю Л )

можно записать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) % т «

5

- j

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-е г / fd _ ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ю.8)

В практических

расчетах

часто

вво д ят

понятие

так

называемой

 

характеристической

плотности

р ы

,

которую

определяют

соот­

ношением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

171 гпи к

\Уг

 

 

h

 

 

 

 

(1 0 .9 )

 

Pd = 2

(

h2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом случае константа равновесия

 

вычисляется

по

форму­

ле :

4- к Г

 

 

 

Т,* \/Т\'Ь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 10. 10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диссоциирующий га з ,

равновесное

состояние'

которого

опи­

 

сывается

условием

р Л - const

и формулой ( 1 0 . 10 ) ,

иногда на­

зывают „частично возбужденным диссоциирующим га зом ". Для ки е -

лородй, при условии выполнения соотношений (5 .3 8 а ),

т .е .

 

 

 

 

 

 

- 2 7

 

 

 

 

т ~ = п

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

полу чаем

[ в ]

р ° г=151

г / см 3

f

р

2: { 0 7 г / с н 3

•Вс*и же

 

для кислорода

и азота

рассчитать

комплекс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 1 0 . 11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V