Аномальная свободная гравитационная конвекция в трехкомпонентных газовых смесях в условиях диффузионного моста

• Автор: Поярков, Игорь Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Алматы
• Количество страниц: 144 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения Введение

1. Диффузия и концентрационная гравитационная конвекция в изотермических бинарных и трехкомпонентных газовых смесях

1.1. Аномальная гравитационная концентрационная конвекция в трубке Лошмидта

1.2. Диффузия и аномальная гравитационная концентрационная конвекция в квазистационарных условиях

1.2.1. Взаимная диффузия в бинарных газовых смесях

1.2.2. Диффузионный бароэффект в бинарных смесях

1.2.3. Распределение концентрации в трехкомпонентной газовой смеси ' “• *

1.2.4. Инверсия градиента плотности и диффузионный “затвор” в многокомпонентных смесях
1.2.5. Аномальная гравитационная концентрационная конвекция в квазистационарных условиях
1.3. Диффузионный перенос в стационарных условиях
1.3.1. Условия переноса в диффузионном мосте, соответствующие замкнутому прибору и различным системам отсчета
1.3.2. Экспериментальные методы, реализующие стационарно-проточный метод
1.4. Теоретическое описание неустойчивости механического равновесия газовой смеси при бинарной и тройной диффузии

1.4.1. Задача Рэлея-Бенара для изотермических бинарных газовых смесей
1.4.2. Диффузионная неустойчивость в изотермических трехкомпонентных газовых смесях
1.5. Основные цели исследования
1.6. Выводы
2. Экспериментальные установки, приборы, устройства и методика работы по измерению диффузионных и конвективных потоков в газовых смесях
2.1. Стационарно-проточный метод
2.1.1. Диффузионные потоки в различных системах отсчета. Общая схема экспериментальной установки
2.1.2. Гидростатический компенсатор давления и некоторые узлы установки
2.1.3. Визуализация диффузионного и конвективного режимов смешения
2.1.4. Измерение концентраций интерферометром и хроматографом
2.1.5. Методика проведения эксперимента
2.1.6. Парциальные потоки и коэффициенты диффузии, определенные с помощью гидростатического
компенсатора давления
2.1.7. Анализ погрешности измерений
2.2. Метод открытого с одного конца капилляра
2.2.1. Принципиальная схема экспериментальной
установки и методика проведения эксперимента
2.2.2. Диффузионная ячейка метода
2.2.3. Измерение концентраций и определение коэффициента диффузии

2.2.4. Оценка погрешности измерений
2.3. Выводы
Диффузия и конвективные потоки бинарных и тройных газовых смесей в стационарном режиме смешения
3.1. Экспериментальное исследование диффузии бинарных смесей методом диффузионного моста с применением гидростатического компенсатора давления.
3.1.1. Бинарная диффузия в различных системах отсчета
3.1.2. Компенсирующие потоки в лабораторной системе отсчета. Определение абсолютной величины перепада давления над торцами диффузионного канала
3.1.3. Влияние скорости подачи газов на диффузионный режим переноса
3.2. Экспериментальное исследование неустойчивости механического равновесия газовой смеси в трехкомпонентных газовых системах
3.2.1. Определение положения границы неустойчивости
3.2.2. Парциальные потоки компонентов при различных перепадах давления и начальной концентрации смеси в неустойчивом режиме
3.2.3. Диффузионный "затвор" фреона-12 в условиях неустойчивости механического равновесия газовой смеси в стационарном режиме
3.2.4. Аномальное разделение газовой смеси в стационарных условиях
3.2.5. Исследование неустойчивости механического равновесия для тройной системы при диффузии бинарной смеси во встречный поток чистого компонента
можно описать движение смеси, возникшее в поле силы тяжести при наличии пространственной неоднородности плотности. Общее решение (1.25) и (1.26) достаточно сложное, поэтому данную систему упрощают в приближении Буссинеска [65, 66, 69]. В рамках метода малых возмущений [65, 66, 70] (1.25) и (1.26) сводятся к следующей системе уравнений для возмущенных величин:
Система (1.27) рассматривает малые нестационарные возмущения стационарного состояния и имеет частные решения, зависящие от времени по экспоненциальному закону («нормальные» возмущения):
где А - декремент, определяющий временной ход возмущения. Если декремент является вещественным, то в зависимости от знака А возмущения являются монотонно нарастающими или монотонно затухающими. Если декремент оказывается комплексным, А = Аг + 1А,т, то возмущения осциллируют с частотой а>, равной мнимой части декремента, а нарастание (затухание) осциллирующих возмущений определяется знаком вещественной части Лг. Для устойчивого стационарного состояния необходимо, чтобы вещественные части декрементов всех нормальных возмущений были положительными. Если в спектре найдется хотя бы одно возмущение с другим знаком, то это означает неустойчивость стационарного состояния по отношению к данному возмущению [65, 66].
ЯД=--}-Чр + УАи + ё/ЗСу , Я Р о
— +йУС0 = 0)гАС , Я
(1.27)
сИй =
где у - у - кинематическая вязкость, у - единичный вектор, направленный

по вертикали вверх, /3
{й,р,С}& ехр [- Аг ,
(1.28)