Аномальная свободная гравитационная конвекция в трехкомпонентных газовых смесях в условиях диффузионного моста
Диссертация
Экспериментальное исследование переноса в шести бинарных изотермических газовых смесях позволило получить парциальные потоки компонентов в лабораторной, среднечисловой системах отсчета, системе отсчета, соответствующей измерению истинных коэффициентов диффузии, а также в системе центра масс с помощью гидростатического компенсатора давления, который был впервые применен в устройствах типа… Читать ещё >
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
- 2. 1. Стационарно-проточный метод
- 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
- 3. 3. Теоретический анализ устойчивости механического равновесия изотермических трехкомпонентных газовых смесей в открытых системах
- 3. 3. 1. Амплитудные уравнения устойчивости в открытом вертикальном канале
- 3. 3. 2. Решение невозмущенной задачи для малых концентраций тяжелого компонента
- 3. 4. Сравнение теории и эксперимента по положению границы устойчивой диффузии на плоскости парциальных чисел Релея
- 3. 5. Выводы
- 3. 1. Экспериментальное исследование диффузии бинарных смесей методом диффузионного моста с применением гидростатического компенсатора давления
- Заключение
Список литературы
- Miller L., Mason Е.А. Oscillating instabilities in multicomponent diffusion // Phys. Fluids. 1966. V.9, № 4 — P. 711−721.
- Miller L., Spurling Т.Н., Mason E.A. Instabilities in ternary diffusion // Phys. Fluids. 1967. V.10, № 8 — P. 1806−1811.
- Ивакин B.A., Суетин П. Е., Харин Г. С. О неустойчивости трехкомпонентной диффузии // Труды УПИ.- № 172. Свердловск, 1969. -С. 154−156.
- Де Грот С., Мазур П. Неравновесная термодинамика: Пер. С англ.-М.: Мир, 1964. 456 с.
- Хаазе Р. Термодинамика необратимых процессов: Пер. с англ.-М.: Мир, 1967. 544 с.
- Селезнев В.Д., Токманцев В. И. Неравновесная статистическая термодинамика разреженных газов.-Алматы: Принт, 1996. 372 с.
- Селезнев В.Д., Ивакин Б. А., Лойко А. Э. и др. Диффузия в бинарной смеси разреженных и плотных газов // Теплофизические свойства веществ и материалов.- М.: Изд-во стандартов, 1982.- Вып. 17,-С.24−43.
- Бережной А.Н., Семенов А. В. Экспериментальные методы определения коэффициентов взаимной диффузии в газовой фазе. Обзорная информация.-М.: Изд-во стандартов, 1986. 39 с.
- Суетин П.Е., Волобуев П. В. Бароэффект при взаимной диффузии газов. // ЖТФ. 1964. 39 с.
- Суетин П.Е., Селезнев В. Д. Диффузионный бароэффект при низких давлениях // Диффузия в газах и жидкостях. Алма-Ата: КазГУ, 1972.-С.37−44.
- И. Ney Е.Р., Armisted F.C. The self-diffusion coefficient of uranium hexafluoride //Phys. Rev. 1947. — № 1.- P. 14−19.
- Andrew S.P. A simple method of measurement gaseous diffusion coefficients // Chem. Eng. Sci. -1955.- V.4.-P.269−272.
- Волобуев В.П., Суетин П. Е. Кинетическое рассмотрение бароэффекта // ЖТФ. 1966, — Т.36, № 7. — С. 1292−1296.
- М. Селезнев В. Д., Суетин П. Е., Калинин Е. В. Изотермическая диффузия смесей газов или жидкостей в каналах. Свердловск, 1977. — 63 с./Деп. в ИНТИ, № 4169−77.
- Селезнев В.Д. Движение разреженных газов и их смесей в каналах мембран. Роль взаимодействия газ-твердое тело. Диссертация доктора физ.-мат. наук. Свердловск, 1988. — 248 с.
- Селезнев В.Д., Смирнов В. Г. Диффузия трехкомпонентной смеси газов в системе двух колб // ЖТФ. 1981. — T. l 1, № 4. — С.975−980.
- Жаврин Ю.И. Описание эквимолярной многокомпонентной диффузии эффективными коэффициентами диффузии. Диссертация кандидата физ.-мат. наук — Алма-Ата, 1975. — 123 с.
- Toor H.L., Seshadi C.V., Arnold K.R. Diffusion and mass transfer in multicomponent mixtures of ideal gases // A.I.Ch.E. Journal. -1965.- V. 11, № 4.- P. 746−747, 755.
- Duncan J.B., Toor H.L. An experimental study of the component gas diffusion //A.I.Ch.E. Journal. -1962.- V. 8,№ 1.- P. 38−41.
- Косов B.H., Селезнев В. Д., Жаврин Ю. И. Инверсия градиента плотности и диффузионный «затвор» при изотермическом смешении газов. ЖТФ.-1998. — Т.68, № 5. — С.14−17.
- Косов В.Н., Селезнев В. Д., Жаврин Ю. И. Возникновение инверсии градиента плотности при изотермической диффузии бинарной смеси в равной степени разбавленной третьим газом. // Теплофизика и аэромеханика.- 1998. -Т.5, № 2.- С. 200−214.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н., Селезнев В. Д. Квазистационарное распределение плотности идеальных трехкомпонентных смесей впроцессе диффузионного смешения. // Проблемы физики газа, плазмы и жидкости. Алматы: Гылым, 1998.- Т.1 -С. 17−36.
- Жаврин Ю.И., Косов Н. Д., Белов С. М., Семидоцкая Н. К. О применении метода эффективных коэффициентов к описанию диффузии в многокомпонентных смесях при повышенных давлениях // Тепломассоперенос в жидкостях и газах Алма-Ата: КазГУ, 1982. -С.З-12.
- 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.
- Белов С.М. Изотермическая диффузионная неустойчивость в некоторых трехкомпонентных газовых смесях при повышенных давлениях -Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук Алмата, 1986. — 16 с.
- Айткожаев А.З. Диффузия и неустойчивость в некоторых трехкомпонентных газовых смесях с балластным газом при повышенных давлениях. Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук — Алмата, 1993. — 16 с.
- Белов С.М., Жаврин Ю. М., Косов Н. Д. Применение катарометра к исследованию колебательной неустойчивости при многокомпонентной диффузии // Гидродинамика и диффузия. Алма-Ата: КазГУ, 1982. -С. 4650.
- Жаврин Ю.И. и др. Исследование неустойчивости при диффузии смеси гелия с аргоном в азот в области давления 1,5−15 МПа. // Молекулярный массоперенос и струйные течения. Алма-Ата: КазГУ, 1984. — С.3−7.
- Белов С.М., Жаврин Ю. И., Косов Н. Д. Диффузионная неустойчивость газовой смеси гелий-аргон-азот при различных давлениях и концентрациях Алма-Ата: КазГУ, 1985. -13 с. Деп в КазНИИНТИ 14.10.85, № 2073.
- Жаврин Ю.И., Косов Н. Д., Белов С. М., Курмакаев Ф. З. Экспериментальное исследование концентрационной конвекции втрехкомпонентной газовой смеси водород-аргон-азот в замкнутом объеме // Исследование процессов переноса. Алма-Ата: КазГУ, 1985. — С. 12−16.
- Косов В.Н. Диффузионная неустойчивость и концентрационная конвекция в изотермических трехкомпонентных газовых смесях. -Диссертация доктора физ.-мат. наук.- Алматы, 1998. -333 с.
- Косов Н.Д., Жаврин Ю. И. Исследование диффузии на возникновение концентрационной неустойчивости в некоторых трехкомпонентных газовых смесях // Диффузионный и конвективный перенос в газах и жидкостях. Алма-Ата: КазГУ, 1986, — С. 16−17.
- Косов В.Н., Болотов И. В. Диффузионная неустойчивость в некоторых трехкомпонентных газовых смесях. // IV Всесоюзная школа молодых ученых и специалистов «Современные проблемы теплофизики» Тез. докл.- Новосибирск, 1986. -С. 25−26.
- Косов В.Н., Жаврин Ю. И. Экспериментальное исследование на диффузионную устойчивость некоторых изотермических трехкомпонентных газовых систем. // Изв. АН КазССР, сер. физ.-мат. -1990.-№ 2.-С. 66−69.
- Косов B.H., 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.
- Жаврин Ю.И., Айткожаев А. З., Косов В. Н., Красиков С. А. Влияние вязкости на устойчивость диффузионного массопереноса в изотермических трехкомпонентных газовых смесях. // Письма в ЖТФ -1995. -Т. 21, вып. 6. С.7−12.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н. Образование структур и концентрационная конвекция при изотермической диффузии в трехкомпонентных газовых смесях через переменное число каналов равной площади. // Письма в ЖТФ. -1993. Т. 19, вып. 10. -С. 18−21.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н. Влияние длины капилляра на устойчивость диффузионного процесса в многокомпонентных газовых смесях. // Вестник АН Каз ССР. 1991. -№ 10. -С. 63−65.
- Болотов И.В., Жаврин Ю. И., Косов В. Н. Исследование диффузионной неустойчивости в наклонном канале. // Вопросы теплообмена. Алма-Ата: КазГУ, 1989. — С. 7−11.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н. Влияние температуры на процесс диффузионной неустойчивости. // ИФЖ 1988. — Т. 55, № 1. — С. 92−97.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н., Косов Н. Д. Исследование диффузионной неустойчивости в изотермических условиях в трехкомпонентных газовых смесях. // Вестник КазГУ, сер. физ. Алматы: КазГУ, 1993. — С. 134−136.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н., Красиков С. А. Некоторые особенности конвективного тепломассопереноса в многокомпонентных газовых смесях. // ИФЖ. 1996. -Т. 69, № 6 — С. 977−981.
- Косов В.Н., Селезнев В. Д., Жаврин Ю. И. Эффект разделения компонентов при изотермическом смешении тройных газовых систем в условиях свободной конвекции. //ЖТФ. 1997. -Т. 67, № 10. С. 139−140.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н. Некоторые особенности динамики неустойчивого диффузионного массопереноса в изотермических трехкомпонентных газовых смесях. // Теплофизика и аэромеханика. -1995.-Т. 2, № 2.-С. 145−151.
- Жаврин Ю.И. Изотермическая многокомпонентная диффузия в газах. //Явления переноса в газах и жидкостях. Материалы Всесоюзного совещания-семинара молодых ученых. Алма-Ата, 1986. — С.3−10.
- Косов Н.Д., Бычков А. Г., Жаврин Ю. И., Косов В. Н. Применение теневого метода для визуализации конвективных течений, образующихся при диффузии в многокомпонентных газовых смесях. // Теплофизика и аэромеханика.-1994.-Т. 1, № 1. С. 87−90.
- Жаврин Ю.И., Косов В. Н., Красиков С. А. Исследование неустойчивого диффузионного процесса в изотермических трехкомпонентных газовых смесях в стационарных условиях. // ЖТФ. 1999. -Т. 69.-Вып.7 — С. 5−9.
- Косов Н.Д., Курлапов Л. И. Коэффициенты изобарно-изотермической, диффузии некоторых газов. // ЖТФ.-1965.-Т.35, № 11. -С.2120−2125.
- Курлапов Л.И., Косов Н. Д. Стационарный метод определения коэффициента взаимной диффузии газов. // Физика. Алма-Ата: Наука, 1968. Вып. 3. — С.204−230.
- Косов Н.Д., Жалгасов А. Коэффициенты взаимной диффузии водорода и кислорода в углекислый газ от комнатной температуры до -77 °С. //ЖТФ.-1970.-Т. 40, № 6.-С.1375−1327.
- Курлапов Л.И., Мальнова Л. П. Измерение диффузионного термоэффекта в стационарной диффузии системы гелий-аргон. // Молекулярный перенос и струйные течения. Алма-Ата: КазГУ, 1983. — С.47−52.
- Мартынова Г. П., Курлапов Л. И., Косов Н. Д. Исследование локальных и истинных коэффициентов диффузии системы гелий-аргон и водород-углекислый газ. // Изв. АН Каз ССР, сер. Физ.-мат. 1975.- № 2 — С.26−30.
- Бектасова И. К. Зимин О.Г., Курлапов Л. И. Истинные коэффициенты диффузии некоторых бинарных систем. // Труды X Всесоюзной конференции по динамике разреженных газов. Аэродинамика и экспериментальные методы. М.: МЭИ, 1961.- Т.2.- С. 89−94.
- Солоницын Б.П., Косов Н. Д. Коэффициенты взаимной диффузии системы гелий-аргон в интервале температур 300−800 К. // Диффузия в газах и жидкостях. Алма-Ата: КазГУ, 1972.-С.66−74.
- Жаврин Ю.И., Косов Н. Д., Кульжанов Д. У. Измерение коэффициентов диффузии в различных системах отсчета бинарных смесей метана с водородом, гелием, азотом и аргоном. // Молекулярный и молярный тепло-массоперенос. Алма-Ата: КазГУ, 1981. С. 79−85.
- Кульжанов Д.У. Об одном варианте стационарно-проточного метода измерения коэффициентов диффузии. // Теплофизические свойства газов и жидкостей. Алма-Ата: КазГУ, 1980.- С. 26−32.
- Осадчий С.Ф. Установки для исследования взаимной диффузии при повышенных давлениях. // Молекулярный и молярный тепло-массоперенос. Алма-Ата: КазГУ, 1981. С. 23−27.
- Жаврин Ю.И. Измерение истинных коэффициентов диффузии системы гелий-аргон-азот стационарно-проточным методом. // Тепломассоперенос в газах и жидкостях. Алма-Ата: КазГУ, 1979. — С. 47−51.
- Косов Н.Д., Курлапов Д. И., Богатырев А. Ф. Физика. Сборник статей аспирантов и соискателей. В и ССО Каз ССР.-Алма-ата, 1969, вып.4, С.30−37.
- Альжанов К.З. Диффузия в газах. -Алматы, 1996, 158 с.