Материал: Д6868 Цветков ОБ Методы расчета свойств переноса раб веществ хол техн

Для линейных молекул cv,вр = R, тогда, согласно (2.4),

Рекомендуемое значение λ = 3110·10–5 Вт/(м·К) [3].

3. ВЯЗКОСТЬ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Для расчета вязкости бинарных неполярных газовых смесей молекулярно-кинетическая теория предлагает следующую зависимость [1]:

Значения , , и определяют из соотношений

где A12* – функция приведенной температуры T12* = T(ε12/k)–1, определяемая по формуле

26

(3.5)

В расчетах пользуются величиной вязкости гипотетического газа, молекулы которого имеют молекулярную массу, равную 2M1M2/(M1+M2), и взаимодействуют по потенциальной кривой, определяемой параметрами взаимодействия ζ12 и ε12,

Параметры потенциальной функции ζ12 и ε12 определяют из комбинационных правил, приведенных выше.

Молекулярно-кинетическая теория позволяет также рассчитать вязкость многокомпонентных газовых смесей, однако вычисления становятся существенно более сложными и громоздкими. Точность уравнений строгой молекулярно-кинетической теории по сравнению с экспериментальными данными о вязкости газовых смесей во многих случаях невелика. Одной из основных причин этого положения является недостаточное знание особенностей межмолекулярного взаимодействия. Модели потенциалов, с определенными ограничениями «работающие» для индивидуальных газов, в то же время для смесей, состоящих из большего числа различных газов, мало обоснованы [6]. Теоретические уравнения обрастают эмпирическими коэффициентами и формулами, сложными и недостаточно строгими. Это ограничивает возможность применения теоретических формул к практическим задачам, заставляет искать более рациональные методы расчета, основанные на обобщенных закономерностях, справедливых и для составляющих смесь компонентов, и для смеси. С этой точки зрения наиболее приемлемым можно считать метод, предложенный И.Ф. Голубевым и Н.Е. Гнездиловым [7].

Общее уравнение, включающее все возможные по составу варианты газовых смесей, имеет вид [7]

При η ≤ 1 до Tсм = 1000–1200 К

Для смесей, содержащих одновременно полярный газ и кислород, являющийся по сравнению с другими газами сильным парамагнитным веществом, показатель степени

Особый класс смесей – смеси, содержащие гелий. В этом случае расчетное уравнение имеет вид

28

где

При расчетах определяющие смесь параметры вычисляются в соответствии с законом аддитивности:

Для всех неуглеводородов принимается n = 1, а для полярных молекул, не содержащих атомы водорода, μ = 0. Уравнения (3.7)– (3.14) позволяют вычислять вязкость смесей: неполярных газов, неполярных и полярных газов, полярных газов, а также смесей, содержащих кислород и гелий. Для расчета необходимо знать молекулярные массы компонентов, критические температуры, давления и дипольные моменты индивидуальных газов, составляющих смесь.

29

Примеры расчета

3.1. Определить вязкость смеси следующего мольного состава:

60,22 % H2 и 39,78 % CH4 при T = 473,15 К.

Расчет. Параметры потенциала (6-12) Леннарда-Джонса возьмем из табл. 1.4. Обозначим индексом 1 параметры водорода и ин-

Параметры потенциала для смеси находим с помощью комбинационных правил

Определяем

.

.

По формуле (1.7) вычисляем вязкость:

–водорода

–метана

30