Исследование зависимости коэффициентов взаимной диффузии углеводородных газов от давления при различных температурах

• Автор: Незовитина, Мария Александровна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 189 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Обзор экспериментальных и теоретических методов исследования и описания взаимной диффузии газов

1.1. Экспериментальные методы измерения коэффициентов

взаимной диффузии в плотных газах

1.2. Теоретическое описание процесса взаимной диффузии в

плотных газах

2. Установки и методики измерения коэффициентов взаимной

диффузии в плотных газах

2.1. Использование двухколбового аппарата для измерения

коэффициентов взаимной диффузии в плотных газах

2.2. Экспериментальная установка, реализующая стационарный
проточный метод
3. Методики расчета коэффициентов взаимной диффузии газов в плотных газовых системах
3.1. Расчет коэффициентов взаимной диффузии газов в рамках
кинетической теории Максвелла-Больцмана-Джинса
3.2. Метод расчета коэффициентов взаимной диффузии в плотных
газах на основе теории Энскога-Торна
3.3. О характеристической температуре молекулярного
массопереноса
3.4. Сравнение экспериментальных и расчетных значений
коэффициентов взаимной диффузии в зависимости от давления при различных температурах
3.5. Коэффициенты взаимной диффузии углеводородных газов при различных температурах и давлениях. Эксперимент и расчет
Выводы
Список литературы
Приложение

П1.1. Проверка нормальности распределения результатов
наблюдений
П1.2. Нахождение случайной погрешности измерений
П1.3. Нахождение систематической погрешности
Приложение
П2.1. Проверка нормальности распределения результатов
наблюдений
П2.2. Нахождение случайной погрешности измерений
П2.3. Нахождение систематической погрешности
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Изучение свойств веществ является неотъемлемой частью исследований строения материи. Знание свойств веществ необходимо также для расчета различных технологических устройств и установок, в частности, задач химической кинетики, расчета массопереноса в пограничном слое и многих других.
Исследование процесса диффузии в газах было начато в 1829 году [1]. К настоящему времени был накоплен определенный экспериментальный материал и созданы кинетические теории диффузии в разреженных газах, неплохо описывающие этот процесс и позволяющие рассчитать коэффициенты диффузии газов.
Несколько по-иному обстоит дело с исследованием диффузии в плотных и умеренно-плотных газовых системах. К настоящему времени для этих газовых систем получены весьма ограниченные, зачастую противоречивые экспериментальные данные. Не существует и надежного метода или соответствующей теории для расчета коэффициентов взаимной диффузии в плотных газах, хотя коэффициенты взаимной диффузии широко используются для расчетов процессов горения, в химической кинетике [2,3], входят во многие безразмерные критерии тепло- и массопереноса [4,5]. Результаты исследования диффузии находят практическое применение в теоретических расчетах в химической технологии [6]. Знание коэффициента бинарной диффузии необходимо при расчете процессов транспорта и регазификации природных газов [7,8]. Диффузия влияет на выпадение конденсата природных газов [9].
Коэффициент диффузии может служить исходным материалом для извлечения параметров межмолекулярного взаимодействия [10]. При повышении давления газы в большей степени проявляют свои реальные

^ + сУг/ + ?Ус/ =

= х[г + ^^/г)^ + ка)-хг-^^/г)/х{г-к(х) х (1.22)
х сг2(^ • к) (Иъкс1*с.
Теория Энскога распространена Торном [11] на случай бинарных смесей плотных газов. Коэффициент взаимной диффузии для плотных газов связан с его величиной для разреженных газов простым соотношением:
£>° Р
В»=-1ГГ> (!-23)

где 7)° - коэффициент взаимной диффузии при давлении Р0;
Г)г - коэффициент взаимной диффузии при давлении Р;
Уп - поправка Торна.
Величина ¥п является обобщением функции % и зависит от диаметров обоих сортов молекул сг, и сг2:

Уп = 1 + — яп, С)
сг, + 4а

^ 4сг, + <т2 ^ у4сг. +4 о-2У
+ ... (1.24)
,4 сг, +4сг2У
где и, и пг- численные плотности первого и второго компонента в капилляре.
Применяемость метода Чепмена — Энскога для случая плотных газов описана более подробно в работах [78, 79]. В принятых предположениях взаимодействие частиц в плотном газе происходит не мгновенно, поэтому возникает необходимость учитывать корреляцию молекул в газе. Теория Энскога - Чепмена не описывает этого явления. В работе Н.Н. Боголюбова [80] развит метод, позволяющий при выполнении условия полного ослабления начальных корреляций любого числа взаимодействующих частиц определить вид распределения /2 в любом приближении по параметру плотности: