CC BY
26Список литературы
1. Miller L., Spurling T.H., Mason E.A. Instability in ternary diffusion // Phys. Fluids., 1967. Vol. 10. № 8. P. 1806-1811.
2. Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Белов С.М., Тарасов С.Б. Влияние давления на устойчивость диффузии в некоторых трехкомпонентных газовых смесях // ЖТФ, 1984. 54. № 5. С. 943-947.
3. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972. 392 с.
4. Kossov V., Kulzhanov D., Poyarkov I., Fedorenko O. Study of diffusion instability in some ternary gas mixtures at various temperatures // Mod. Mech. Eng., 2013. Vol. 3. № 2. P. 85-89.
5. Kosov N.D., Zhavrin Yu.I., Kosov V.N. Formation of Structures and Convective Streams by Isothermal Diffusion in Ternary Gas Mixtures // Abstracts of the International symposium of "Generation of Large-Scale Structures in Continuous Media". Perm. Moscow, 1990. P. 154-155.
6. Жаврин Ю.И., Селезнев В.Д., Косов В.Н., Красиков С.А. Разделение многокомпонентных газовых смесей в режиме диффузионной неустойчивости. // Вест. ТГТУ, 1998. Т. 4. № 2-3. С. 297-306.
7. Косов В.Н., Жаврин Ю.И., Поярков И.В. О методике проведения экспериментов по диффузии в многокомпонентных газовых смесях // Вест. КазНУ. Сер. физ., 2002. № 2 (13). С. 122-126.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА КОНЦЕНТРАЦИЮ ПРОДИФФУНДИРУЮЩЕГО КОМПОНЕНТА В ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ
Эбтикар С.С.
Эбтикар Саид Сарвар - магистрант, бакалавр, специальность: общая физика, кафедра физики, Институт математики, физики и информатики Казахский национальный педагогический университет им. Абая, г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: в данной статье нами методом Стефана-Максвелла проанализирован процесс диффузионного смешения в изотермической трехкомпонентной газовой смеси, содержащей пропан, гелий и метан, в зависимости от давления. Применение метода Стефана-Максвелла для исследования диффузионного смешения многокомпонентных смесей позволяет получить данные по определению типа массопереноса в изначально гравитационно устойчивых газовых смесях, которые могут протекать как на молекулярном уровне, так и в режиме конвекции. Ключевые слова: давление, концентрация, процессы массопереноса, газовая смесь, продиффундирующий компонент, диффузионная неустойчивость.
Давление является важной характеристикой массообмена в многокомпонентных системах. Увеличение давления может привести к нарушению устойчивого диффузионного процесса и к возникновению конвекции. Целью исследования является теоретическое описание влияния давления на концентрацию продиффундирующего компонента смеси при изотермической диффузии. Исследования проводились с системой 0,43 С3Н8 + 0,57 Не (ир) - 0,43 С3Н8+0,57 СН4
(down) при температуре 298,0 К. Проведенные расчеты показали, что увеличение давления приводит к интенсификации неустойчивого процесса [1].
Авторы работы "Instabilities in ternary diffusion" Miller L., Spurling T.H., Mason E.A. [2] одними из первых обратили внимание на влияние давления, а в работах [3- 6], оно изучалось более подробно.
Тип массопереноса можно выявить через эксперимент, который довольно трудоемок и требует значительных материальных затрат, или численного моделирования процессов массопереноса в ограниченных массонепроницаемых диффузионных каналах, учитывающего реальные свойства смешивающихся компонентов [2]. Эксперимент проводился на установке двухколбового метода [7]. На рисунке приведены результаты проведенного исследования при температуре 298 К. Из рисунка видно, что при увеличении давления в интервале 0,387МПа - 1,564МПа концентрация продиффундировавшего C3H8 в нижней колбе растет, а в верхней колеблется. На этом рисунке приведены теоретические линии, рассчитанные в соответствии с уравнениями Стефана-Максвелла в предположении молекулярного массопереноса.
Рис. 1. Массоперенос в газовой системе 0,43 С3Н8 + 0,57Не (ир) - 0,43 С3Н8+0,57 СН4
Анализ полученных результатов неоднозначен. Если рассматривать процесс по количеству метана, продиффундировавшего из нижней колбы в верхнюю, то процесс смешения соответствует диффузионному. Экспериментальные точки, в пределах погрешности, описываются теоретической линией. Если анализировать по содержанию в верхней колбе пропана, то процесс смешения - конвективный. Согласие между результатами опыта и теоретического расчета отсутствует, особенно при малых давлениях, что может быть следствием возникновения диффузионной неустойчивости.
Таким образом, экспериментальные исследования двухколбовым методом процессов массопереноса в некоторых изотермических трехкомпонентных газовых смесях показали, что в гравитационно устойчивой системе возникали конвективные течения (диффузионная неустойчивость). Также проведенные нами исследования очередной раз показывают, что давление является одним из
факторов способствующих возникновению в газовой системе неустойчивого
диффузионного процесса.
Список литературы
1. Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Белов С.М., Тарасов С.Б. Влияние давления на устойчивость диффузии в некоторых трехкомпонентных газовых смесях // ЖТФ, 1984. Т. 54. № 5. С. 943-947.
2. Молдабекова М.С., Асембаева М.К., Мукамеденкызы В., Абдулаева Э.Б. Кдоамында пропаны болатын Yшкомпоненттi газ коспасындагы механикальщ тепе- тендактщ орныксыздынын Стефан-Максвелл эдгамен зерттеу //Вестник КазНУ. Серия физическая, №1 (56), Алматы: Казак университет^ 2016. С. 44-48.
3. Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Белов С.М., Семидоцкая Н.И. О применении метода эффективных коэффициентов к описанию диффузии в многокомпонентных газовых смесях при повышенных давлениях // Тепломассоперенос в жидкостях и газах: сб. науч. тр. Алма-Ата, 1982. С. 3-12.
4. Kosov N.D., Zhavrin Yu.I., Kosov V.N. Diffusive instability during temary isothermal diffusion in the absence of gravitation // Review proceedings of Hydromech. and heat/mass transfer in microgravity. Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers S.A., 1992. P. 531-536.
5. Косов В.Н., Жаврин Ю.И. Коэффициенты диффузии некоторых бинарных и трехкомпонентных газовых смесей, содержащих фреон-12 // Теплофизические свойства веществ и материалов. М.: Изд-во стандартов, 1989. Вып. 28. С. 112-122.
6. Косов Н.Д., Жаврин Ю.И., Белов С.М., Курлапов Л.И., Уманов Б.Г. Эффективные и «следовые» коэффициенты диффузии некоторых газовых смесей при повышенных давлениях // Тез. осн. докл. Vn Всес. конф. по теплофизическим свойствам веществ. Ташкент: Изд-во «Фан» УзССР, 1982. С. 45-47.
7. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности теплофизика и теоретическая теплотехника. Асембаевой М.К., 2010.
