Cекция "Xимия, экология и рациональное природопользование" ВЯЗКОСТЬ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Вихорев И. Б. (кафедра физики, МГТУ) При турбулентных течениях химически реагирующего газа в пограничных слоях и трубах всегда существует область вязкого движения, где преобладает молекулярный механизм переноса массы, импульса и энергии. Известно, что процесс теплоотдачи в турбулентном потоке в значительной степени определяется характером распределения теплофизических параметров в вязком подслое, где все характеристики течения претерпевают наиболее значительные изменения и имеют место значительные градиенты всех физических субстанций. По нашим расчётам для длинных труб область вязкого течения увеличивается вниз по потоку и на выходе из трубы может составлять несколько процентов от всей области течения. Кинетическая теория газов позволяет получить выражение для коэффициента динамической вязкости в многокомпонентных смесях в виде отношения определителей (N + 1)-го и N-го порядка, где N - число компонент смеси [1]. Однако практические расчёты по формулам молекулярно-кинетической теории оказываются слишком трудоёмкими. Так как химические реакции слабо влияют на перенос импульса, то в наших расчётах для реагирующей смеси N2O4 Ы 2NO2 Ы 2NO + O2 использовались более простые приближённые выражения для расчёта вязкости смеси [2] где mi - коэффициент динамической вязкости i-й компоненты, определяемой формулой Энскога-Чепмена [3] Здесь si- диаметр столкновений; - характеристическая температура; Ei/k - параметр потенциальной функциионального межмолекулярного взаимодействия; - интеграл соударений для переноса импульса, выражающий меру отклонения от модели, рассматривающей молекулы газа как твёрдые шары, для которой = 1 Значения интеграла затабулированы и приведены в монографиях [1, 4]. Входящие в выражение (1) функции Фik зависят от вязкости и молекулярных масс компонент смеси Если в соотношении (1) во внутренней сумме перейти к суммированию по всем индексам k, т. е. добавить и вычесть член с коэффициентом и Фii= 1, а отношение mi/mk в формуле (3) преобразовать, используя выражение (2), то коэффициент динамической вязкости смеси можно представить следующим образом Наши расчётные результаты по значениям коэффициентов динамической вязкости в химически реагирующей газовой смеси N2O4 Ы 2NO2 Ы 2NO + O2 находятся в хорошем соответствии с данными [5]. В настоящее время ведутся исследования турбулентной вязкости на основе многопараметрической модели турбулентности [6]. Литература. 1. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. - М.: ИЛ, 1961. 2. Wilke C.R. A viscosity equation for gas mixtures. -J. Chem. Phys., v.18, №4, p. 517-522, 1950. 3. Лапин Ю.В. Турбулентный пограничный слой в сверхзкуковых потоках газа. - М.: Наука, 1982. 4. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. -М. -Л.: Химия, 1966. 5. Термодинамические и переносные свойства химически реагирующих газовых систем. В 2-х ч. Ч.II. Под ред. А.К. Красина и В.Б. Нестеренко. - Мн.: Наука и техника, 1971. 6. Лапин Ю.В., Нехамкина О.А., Стрелец М.Х.//Теплофизика высоких температур. 1995. Т.33. №1, с. 49-53. © МГТУ 2000 webmaster@mstu.edu.ru
ВЯЗКОСТЬ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
Вихорев И. Б. (кафедра физики, МГТУ)
При турбулентных течениях химически реагирующего газа в пограничных слоях и трубах всегда существует область вязкого движения, где преобладает молекулярный механизм переноса массы, импульса и энергии. Известно, что процесс теплоотдачи в турбулентном потоке в значительной степени определяется характером распределения теплофизических параметров в вязком подслое, где все характеристики течения претерпевают наиболее значительные изменения и имеют место значительные градиенты всех физических субстанций.
По нашим расчётам для длинных труб область вязкого течения увеличивается вниз по потоку и на выходе из трубы может составлять несколько процентов от всей области течения.
Кинетическая теория газов позволяет получить выражение для коэффициента динамической вязкости в многокомпонентных смесях в виде отношения определителей (N + 1)-го и N-го порядка, где N - число компонент смеси [1]. Однако практические расчёты по формулам молекулярно-кинетической теории оказываются слишком трудоёмкими.
Так как химические реакции слабо влияют на перенос импульса, то в наших расчётах для реагирующей смеси
N2O4 Ы 2NO2 Ы 2NO + O
Здесь si- диаметр столкновений; - характеристическая температура; Ei/k - параметр потенциальной функциионального межмолекулярного взаимодействия; - интеграл соударений для переноса импульса, выражающий меру отклонения от модели, рассматривающей молекулы газа как твёрдые шары, для которой = 1
Значения интеграла затабулированы и приведены в монографиях [1, 4].
Входящие в выражение (1) функции Фik зависят от вязкости и молекулярных масс компонент смеси
Если в соотношении (1) во внутренней сумме перейти к суммированию по всем индексам k, т. е. добавить и вычесть член с коэффициентом и Фii= 1, а отношение mi/mk в формуле (3) преобразовать, используя выражение (2), то коэффициент динамической вязкости смеси можно представить следующим образом
Наши расчётные результаты по значениям коэффициентов динамической вязкости в химически реагирующей газовой смеси N2O4 Ы 2NO2 Ы 2NO + O2 находятся в хорошем соответствии с данными [5].
В настоящее время ведутся исследования турбулентной вязкости на основе многопараметрической модели турбулентности [6].
Литература. 1. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. - М.: ИЛ, 1961. 2. Wilke C.R. A viscosity equation for gas mixtures. -J. Chem. Phys., v.18, №4, p. 517-522, 1950. 3. Лапин Ю.В. Турбулентный пограничный слой в сверхзкуковых потоках газа. - М.: Наука, 1982. 4. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. -М. -Л.: Химия, 1966. 5. Термодинамические и переносные свойства химически реагирующих газовых систем. В 2-х ч. Ч.II. Под ред. А.К. Красина и В.Б. Нестеренко. - Мн.: Наука и техника, 1971. 6. Лапин Ю.В., Нехамкина О.А., Стрелец М.Х.//Теплофизика высоких температур. 1995. Т.33. №1, с. 49-53.