Бинарлы газ қоспаларындағы диффузиялық орнықсыздық

КІРІСПЕ 4
1 Бинарлы газ қоспаларындағы диффузиялық орнықсыздық 5
1.1 Қос диффузия 5
1.2 Газдардағы диффузиялық орнықсыздық 8
1.3 Бинарлы газ қоспаларындағы квазистационар жағдай үшін диффузиялық және конвективтік араласу процесінің сипаттамасы

10
1.4 Газ қоспаларындағы механикалық тепе.теңдік орнықсыздығының жалпы теңдеулері
16
2 МЕХАНИКАЛЫҚ ТЕПЕ.ТЕҢДІКТІҢ БҰЗЫЛУЫН ТӘЖІРИБЕЛ1К ЗЕРТТЕУ
22
2.1 Екіколбалық әдіс 22
2.2 Араласу процесінің визулизациясы 24
2.3 Газ қоспаларының концентрациясын интерферометрмен және хроматографпен өлшеу
27
2.4 Храматограф көмегімен газ қоспаларының концентрациясын өлшеу
28
2.5 Өлшеу қателіктері 30
3 ӘРТҮРЛІ ҚЫСЫМДАР ҮШІН ИЗОТЕРІМДІК ЖАҒДАЙДАҒЫ ДИФФУЗИЯЛЫҚ ОРНЫҚСЫЗДЫҚТЫ МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛЬДЕУ

32
3.1 Изотерімдік жағдайдағы диффузиялық орнықсыздық процессіне қысымның әсері
32
3.2 Бинарлы газ қоспаларындағы изотерімдік диффузияның негізгі теңдеулер жүйесі. Есептің қойылымы
34
3.3 Негізгі теңдеулер жүйесін сандық шешу 37
3.4 Математикалық модельдеу әдісінің нәтижелері 44
ҚОРЫТЫНДЫ 48
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ ТЕР ТІЗІМІ 49
Көпкомпонентті газ тасымалдауының практикалық тапсырмаларын шешу кезінде жиі қарастырылатын ерекше жағдай, бұл–көп компонентті зат тасымалының гидродинамикалық құрамын бөлуге мүмкіндік беретін жылжымайтын газдардың (газ–сұйылғыш) қабаттары арқылы жүретін екі немесе бірнеше газдардың диффузиясы.
Әр түрлі көпкомпонентті қоспалармен байланысты табиғи және технологиялық процестерді қарастырғанда, біз оның негізгі масса тасымалдауын ерекшеліктерін көрсететін параметрлерді білуіміз қажет. Нақты кездесетін заттар мен құбылыстар алуан түрлі, сондықтан олардың массатасымалдауын анықтайтын коэффициенттер мәндері де әртүрлі және олар өте кең зерттеулерді талап етеді.
1. Косов В.Н., Жаврин Ю.И., Анкушева Н.Б. Конвективные режимы смешения в бинарных системах при неустойчивости механического равновесия газовой смеси // Инженерно-физический журнал. – 2008. – Т.81, №3 – С.501-507.
2. Косов В.Н., Селезнев В.Д. Аномальная диффузионная неустойчивость многокомпонентных изотермических газовых смесей. Алматы-Екатеринбург: Принт, 1998. – 180 с.
3. Toor H.L. Diffusion in three – component gas mixture // A.I. Ch. E. Journal.–1957. – Vol. 3, №2. – P.198 – 207.
4. Егерев В.К., Зайденман И.А., Здоров И.П., Исаев В.Ю., Коновалов А.П. Затухающие диффузионные колебания в закрытых системах // ЖФХ. – 1976. – Т.50, №11. – С. 2821 – 2825.
5. Miller L., Mason E.A. Oscillating instabilities in multicomponent diffusion // Phys. Fluids. – 1966. – Vol. 9, №4. – P. 711 – 721.
6. Ивакин Б.А., Суетин П.Е., Харин Г.С. О неустойчивости трехкомпонентной диффузии // Тр. Ур. пед.инс-та.–Свердловск, 1969. - №172. С.154 – 156.
7. Косов В.Н., Жаврин Ю.И., Селезнев В.Д. Оценка характерных параметров протекания развитой конвекции в диффузионно – неустойчивых смесях // Тр. II Рос.нац.конф. по теплообмену. – М., 1998. – Т.3: Свободная конвекция. Теплообмен при химических преврашениях. – С. 92 – 95.
8. Мелких А.В., Селезнев В.Д. Скорость смешения двух газов в поле силы тяжести для ламинарной конвекции // Вест. КазНУ. Сер.физ. – 2003. - №1. – С.36 – 41.
        
        МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
4
1
Бинарлы газ қоспаларындағы диффузиялық орнықсыздық
5
1.1
Қос диффузия
5
1.2
Газдардағы диффузиялық орнықсыздық
8
1.3
Бинарлы газ ... ... ... үшін диффузиялық және конвективтік араласу процесінің сипаттамасы
10
1.4
Газ қоспаларындағы механикалық тепе-теңдік орнықсыздығының жалпы теңдеулері
16
2
механикалық тепе-теңдіктің бұзылуын ТӘЖІРИБЕЛ1К ЗЕРТТЕУ
22
2.1
Екіколбалық әдіс
22
2.2
Араласу ... ... ... ... ... және ... өлшеу
27
2.4
Храматограф көмегімен газ қоспаларының концентрациясын өлшеу
28
2.5
Өлшеу қателіктері
30
3
Әртүрлі қысымдар үшін ... ... ... ... математикалық модельдеу
32
3.1
Изотерімдік жағдайдағы диффузиялық орнықсыздық процессіне қысымның әсері
32
3.2
Бинарлы газ қоспаларындағы ... ... ... теңдеулер жүйесі. Есептің қойылымы
34
3.3
Негізгі теңдеулер жүйесін сандық шешу
37
3.4
Математикалық модельдеу әдісінің нәтижелері
44
ҚОРЫТЫНДЫ
48
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТ ТЕР ... газ ... ... тапсырмаларын шешу кезінде жиі қарастырылатын ерекше жағдай, бұл - көп компонентті зат тасымалының гидродинамикалық құрамын бөлуге мүмкіндік беретін жылжымайтын ... (газ - ... ... арқылы жүретін екі немесе бірнеше газдардың диффузиясы.
Әр түрлі көпкомпонентті ... ... ... және ... ... ... біз оның ... масса тасымалдауын ерекшеліктерін көрсететін параметрлерді білуіміз қажет. Нақты кездесетін заттар мен құбылыстар ... ... ... ... ... анықтайтын коэффициенттер мәндері де әртүрлі және олар өте кең зерттеулерді талап етеді. Қазіргі уақытта көпкомпонентті қоспалардағы диффузия құбылысы ... ... әлі де ... ... ... ... Оған мысал ретінде соңғы уақыттардан бері терең ... келе ... ... ... газ ... диффузиясы кезінде пайда болатын механикалық тепе-теңдіктің орнықсыздығының байқалуын айтуға болады. Гидродинамикалық ағыстың диффузиялық ағысқа қосылуы әртүрлі бароэффект, керідиффузия, ... ... ... ... әкеледі, ол эффектілер тәжірибе жүзінде тұйықталған екі колбалық жүйе әдісімен ... ... ... ... зат ... ... ... рөлді диффузия атқарады, мысалы: табиғи газдан аммиакты синтездеу, газ тәрізді отынның жануы. Қазіргі уақытта химиялық технологиялардың, ракеталық және авиакосмостық ... ... ... ... және ... ... бинарлық қоспа жағдайына арналған зат тасымалдау тұрақтысы туралы білім жеткіліксіз. Зерттеу жұмыстары жабық жүйелердегі диффузия процесінің күрделі құбылыс ... ... Газ ... ... жатқан молекулаларының бірдей емес шапшаң қозғалысы салдарынан жабық диффузиялық аспаптардағы қысымның күрт төмендеуінің пайда болуы тұтас түрдегі газ қоспаларының гидродинамикалық ... ... ... алып ... ... ... ... тасымалын диффузиялық ағымдарға бөліктеу және диффузия процесінің дұрыс диффузиялық бейнесін гидродинамикалық түрде беру тек екі ... ғана ... одан да көп ... ... да арналған.
Массатасымалдау процестерін моделдеу - табиғи газдарды тазарту, бөлу, газ қоспаларын белгілі компоненттермен толықтыру - ... ... жаңа ... ... ... ... процестерде көпкомпонентті газ қоспаларыының араласуында тек молекулалық тасымалдау ғана емес ... ... орын ... ...
1 ... газ қоспаларындағы диффузиялық орнықсыздық
1.1 Қос диффузия
50-ші жылдардың ортасында "тұз фотондары" атты ... ... ... ... ‹‹қос диффузиялы конвекция›› ("double diffusive convection") немесе ‹‹қос диффузия›› атты ... ... [1]. Мына ... [2-3], қазіргі уақытта қос диффузия процессі деп сипаттауға болатын құбылыстар көрсетіледі. Алайда ол кезде бақыланып отырған ... ... ... ... еді. ... ... дамуы сұйық механикасының басқа облыстарына қарағанда қарқынды болмады. Бұл мұхитты графикалық ұйымдардың аз болуымен және тәжіребелік жұмыстардың ... ... ... рет ... процесте орнықсыздықтың пайда болуын Миллер мен Мейсон үшкомпонентті газды қоспада термоэффектті зерттеу кезінде анықтаған болатын [5]. Лошмидтің диффузиялық ... ... ... ... өзгерісі, газдардың бөліну шекарасына жақын жүйелер үшін тұрақсыз тербелістер ... ... ... ... ұлғаюы болуы керек еді. Диффузиялық араласу кезінде газ ... ... ... ... концентрациялы орнықсыздығынан туындаған қоспаның (құрамының) тығыздық осциляциясымен түсіндіріледі. Жұмыстың авторлары өздерінің тәжірибелерінің нәтижелерінен газды қоспа компоненттерінің аномальды болуына жалпы ... ... ... және ... ... осы ... ... көрсетеді [6]. Алайда, изотерімді көп компонентті диффузия кезінде ... ... ... ... ... ... ... кезінде компоненттер концентрациясының тұтрақсыз тербелістері көрсетілген.
Өткен ғасырдың 60-шы жылдарынан бастап ... Н.Д. ... ... ... ... ... ... жане жану" лабаратория қызметкерлері көпкомпенентті газды қоспаларда диффузиялық процестерді зерттеуге кірісті. Жұмыстың мақсаты көпкомпонентті массатасымалдану ... мен ... ... ... есептеу әдісін жасау мен өлшеулер жүргізу болды. Тәжірибелер жүргізу кезінде екі колбалы ... ... ... ... ... ... колбасында 0.5 Не+0,5Аr бинарлы қоспа орналасқан, жоғарғы қысым кезінде р~1,0/1,5 МПа диффузиялық ағыннан ... рет ... ... ... ... ... болуы анықталады [8]. Конвекцияның пайда болуын белгілі "Тур эффекттерімен" [9; 10] немесе диффузиялық бароэффекттің әсерінен пайда болған ... ... ... ... [11].
Бұл ағындардың пайда болуын байланыстыру газды қоспаларының идеалдықтан ауытқымауын және олардың нақты қасиеттерін көрсетумен дәлелді түсініктеме алмады, себебі ... сол ... (1.0/1,5 МПа), онда ... ... ... ... болған таза газдар және олардың қоспалары 2-3 % аспайтын қателігімен Менделеев-Клайперон тендеуімен сипатталады.
Мұхитта жылудың, тұздың және энергияның ... ... ... ... ... Сондықтан терең мұхитта турбулентті араласу басым болуы керек деп есептеледі. Осының әсерінен температураның градиенті елеусіз және ... ... ... ... ... су ... дәлелденген. 60-шы жылдардың ортасында табиғи зерттеулердің нәтижелері көрінді. Бұл тығыздық және температурасының флуктуациясының терең ... ... ... жаңа ... ... ... байланысты. Өлшеулердің көрсетуі бойынша тұздылық және температура пішіні әрдайым тегіс болмайды, көбінесе жылдам өзгеретін градиент бөліктерінен тұрады. Калифорния ... ... ... ... және ... ... ... көрсетілген [12].
Сурет 1. Теңіз суының тұздылығының және тығыздығының ... ... К.Н и ... Х. ... ... ... ... масштабын және жылдамдығын бағалады. Температура өзгеруінің және тұздылығының өзара әсер етуі оларды градиенттерінің инверсиясын туғызуы мүмкін [13]. Олардың болжамы ... ... ... ... ... ... ... түрін көрсетеді››. 1997 жылы инжинер-океаналог Уильмис арнаулы көлеңкеленген құралдың көмегімен Жерорта теңізі және Террнес теңізі ағысынан тұз саусақтарын тапты [14]. Егер ... және ... ... бірін-бірі компенсациялайтын қабат ‹‹сол тығыздықты күшті қасиетері бар›› сұйықтықпен қоршалған болса, қос диффузиялы конвекция үшін ... ... ... ... ... Егер ... үлестірулер аномальды конвекцияның пайда болуына алып келмесе де, мысалы, Тынық мұхитының көп бөлігінде болса, онда аз температура ... және ... ... ... Горизонталь фулктуациялар вертикаль фулктуацияларды өзгеруінен қос диффузиямен жасайтын процестер жұмыс істеп бастауы мүмкін.
Егер температурасы тұздылығы бойынша үлкен горизонталь қарама-қарсы болса, ... ... ... ... аз ... ... қабаттасу байқалады. Грегг интенсивтілігі фронттан алыстаумен азаятын инверсияларды тапты [15]. Осы бақылаулардан Хапперт пен Тернер ‹‹молекулалық эффекттер тек ... ... ... ғана әсер ... [4], яғни ... ... он ... метр, су массалар арасындағы үлкен масштабты араласуында маңызды рөл ойнауы мүмкін››.
[16,17] жұмыстарында қос ... ... ... ... жер атмосферасында және үлкен жұлдыздарда болатын атмосфералық құбылыстардың және процестердің массалары келтірілген. Ылғал ауаның масса көтерілуінің радиолокациялық бақылауларының көрсетуі ... ... ... ... ... суық ауа ... кенет шекара байқалады [16]. Яғни суық ауаның жылы ауадан ылғал қабаттың пайда болуы, суық ауаның суық фронт айналасынан пайда болу ... ... ... және ... ... ... ... бағытталған. Осындай таралу кезінде ылғал ауаның потенциалдық энергиясы қос диффузия конвекцясы бөлу шекарасын ұзақ ... ... ... ... бір ... бұл ... бұзылуы мүмкін, ол қуатты конвективті массатасымалдануына алып келеді.
Үлкен ... ... ... ... бай, ал ... ... ... сутегі басым болады. [17] жұмыста химиялық құрамының градиенті, гелий-сутегі тығыздық градиентін туғызады және төменнен қыздыру орны бар ... ... ... ... ... Қос ... конвекциясы көмегімен жоғарыға гелий тасымалданатын конвнективті қозғалыс пайда болады. Осындай күйде тығыздық градиенті тұрақты ... ... ... ... ... ... ... басқа ерекшелігі жұлдыздың айналуының бұрыштық моментінің және температура градиентінің таралуы болып келеді. Осындай жүйеде дифференциалды айналудан энергия іріктеуімен ... ... ... Ол ... ... ... ... тудырады.
Жанартау атқылағанда бақыланатын теңіз түбінде болған жағдай ерекше қызығушылық тудырады. Мұхит түбінде өте ыстық және тұзды ... суық суда ағып шығу ... осы ... екі ... ... бақыланып біріншісі жоғарыға көтеріледі, ол ыстық және онша тұзды емес. Екіншісі жылы теңіз суымен байытылған ағыс көрсетілген бақылау ... ... ... жайылып жатыр. Уақыт өте келе кристаллизация болады және мұхит түбінде қалған құрамның тұнуы бірнеше километрге горизонталь ... ... ... ... процестің кесіндісі келтірілген [18].
Сурет 2. Жанартаудың интрузиясының түрлі тығыздық қабаттары
Қабаттардың тұрақтылығы қос диффузия ... ... ... ... ... ... ... Гидродинамик Хапперт және геолог Спаркстың болжамы бойынша [19] қабаттың пайда болуына жаңа магманың ... ... ... ... Ол ... ... ... ағып кеткен магмаға қарағанда жылылау болады және оған қарағанда ыстық болуы мүмкін. Жаңа магма қабат ... ... ... бөлу ... жылуалмасу арқасында суып қалады. Қабат жоғарыдан суый бастайды шекара үстінен зат тасымалдауы елеусіз болады, сондықтан оның ішінде ... ... ... ... Жаңа және ескі ... ... ... жылулық тепе-теңдік басталғанда кирсталлдар түсіп қалады да, қалған сұйықтықтың тығыздығы температура кемейуімен азаяды. Ол мұхит суының ... ... ... ... ... мүмкін.
1.2 Газдардағы диффузиялық орнықсыздық
Изотерімді үшкомпонентті газды қоспаларда диффузияны тәжәрибелік зерттеулер, олардың кейбіреулерінде белгілі ... ... ... ... ... болып және олардың өзінің молекулалық тасымалдануына әсер етуі қоспаның диффузиялық орнықсыздығына (механикалық тепе-теңдік орнықсыздығы) алып ... ... [21-22]. ... ... ... ... тұратын конвективті ағындардың пайда болуы үшін тығыздықтыры әртүрлі екі қабат асты құрылуы керек. Тығыздығы ... ... асты ... аз қабат астының үстінде орналасуы қажет. Қабат астыларының ... күші ... ... орналасуы орнықсыз және кез-келген қозғалыстан орын ауыстыруы мүмкін. Сонда өте ауыр ... ... ... ал өте жеңіл қоспа жоғарыға көтерілуге тырысады, яғни ковекция пайда болады. Бастапқы құрылған өте ауыр қоспа ... ... ... ... де ... ... ... ретінде диффузиялық каналда және диффузиялық аппарат колбасында диффузиялық орнықсыздығының көлеңкеленген суреттері көрсетілген [21].
а) ... б ... ... ... және ... ... 3. 0.5143He+0.485CO2 кезінде p=1.5Па жүйесінде диффузиялық орнықсыздық процесінің көлеңкеленген суреттері, T=298К
Диффузиялық каналдың аймағында құрылымды конвективті ағындар анық көрінеді. Жоғарғы колбада ... ... ... ... ... ... ... концентрациялы конвекцияның пайда болу себебі араласу түрін табумен, орнықсыздықтың сызықты теориясымен түсіндірілген [23; 24]
Алынған ... ... ... ... ... конвекция кезінде орнықтылықтың бұзылуымен байланысты [23]. Бір режимнен ... ... ... шекарасын анықтауға мүмкіндік береді [24]. Изотерімді көпкомпонентті жүйелер үшін орнықтылық диффузия облысының бірсарынды және тербелмелі ... ... ... ... әртүрлі каналда орналасқан кейбір газ қоспаларының орнықтылық негізіндегі теорияларына сәйкес келетін тәжірибе мәліметтерімен дұрыс салыстыруға мүмкіндік береді.
Кейбір ... ... ... ... ... ... ... процестің пайда болуына және ауысу түріне әртүрлі факторлар мен қоспа параметрлері әсер етеді. Осы кезде табылған эффекттерді ғылым және ... ... ... ... ... ... қоспаларды анықталған компоненттермен байыту
1.3 Бинарлы газ қоспаларындағы квазистационар жағдай үшін диффузиялық және конвективтік ... ... ... ... ... газ қоспаларындағы өзара диффузияны сипаттау үшін Фик заңы деп аталатын келесі феноменологиялық қатынас қолданылатыны мәлім:
, ... , i - ші ... ... ... u1 - i - ші ... ... жылдамдығы, ni - осы құрамдас бөліктің ... ... n = n1 + n2 - ... ... ... D12 - заттардың бірінің біреуіне өту жылдамдығын сипаттайтын өзара диффузия коэффициенті (ӨДК).
u1, u1 (2) табу үшін (1) ... ... ... ... қажет [6; 7].
, ... V - ... ... сипаттамалық жылдамдығы, γ1, γ2 - қайсы бір өлшемсіз коэффициенттері, сонымен қатар, ... ... ... ... ... ... идеал газ қоспалары үшін орташа сандық жылдамдыққа қолданылатын (2) шарт ... ... ... ... - қоспаның орташа сандық жылдамдығы.
Өзара диффузия кезінде компоненттердің молекула массаларының және олардың эффективті көлденең қимасының әртүрлілігінен ... ... ... ие ... ... еді. ... әсерінен құрылғы колбасындағы молекулалардың таралуы байқалады. Ең жеңіл және ең тез ... ... ... колбаларын біріктіретін капилярдан кері қарай қозғалатын ауыр молекулаларға қарағанда жылдамырақ өтеді, яғни молекулалардың орын ауыстыруы өзгермейді. Осының әсерінен, колбалар арасында ∆ p ... ... ... ... Бұл құбылыс диффузиялық бароэффект деп аталады [8-11]. Дегенмен ∆ p құрылғы колбаларындағы қысымымен салыстырғанда аз, бірақ тұтқыр режим ... ... ... тудыратын гидродинамикалық ағыстың жылдамдығы диффузиялық жылдамдықтармен шамалас. Сондықтан оны ескермеуге болмайды. ∆p колбадағы қысым ... ... ... ... баяу ... [6].
ол Кнудсеннің аз санынан Kn

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 35 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Унарлы және бинарлы операциялар7 бет
Этанол–су бинарлы қоспасын бөлуге арналған ректификациялық колоннаны есептеу25 бет
8 ферзь11 бет
Delphi жүйесінде ойын құрастыру15 бет
Іздеу есептерінің шешілімі6 бет
Іздеу есептерінің шешілімі. Іздеу: қайтару арқылы теріп алу жайлы8 бет
Іздеу есептерінің шешілімі. іздеу: қайтару арқылы теріп алу туралы ақпарат6 бет
АлЭС-1 ЖЭО 6/110 кВ кернеулі генератор-трансформатор блогының релелік қорғанысы және автоматикасы57 бет
Бейорганикалық заттардың негізгі класстары және олардың генетикалық байланысы116 бет
Бейорганикалық қосылыстардың негізгі кластары5 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь