АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1ОПИСАНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ДИФФУЗИИ В
МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ 6
1.1 Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах 6
1.2 Базовые уравнения диффузии для изотермических тройных
газовых смесей 12
1.3 Особые режимы при диффузионном смешении тройных газовых
смесей 15
1.4 Постановка задач 26
2 ОСОБЫЕ РЕЖИМЫ ПРИ ТРОЙНОЙ ДИФФУЗИИ В СИСТЕМАХ
С ГАЗОМ РАЗБАВИТЕЛЕМ 27
2.1 Уравнения диффузии при квазистационарном смешении тройных
систем с газом-разбавителем в системе двух колб 27
2.2 Распределение концентраций компонентов смеси в вертикальном
канале 31
2.2.1 Подбор характеристик конкретных тройных смесей 31
2.2.2 Анализ численных исследований 47
3 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 49
3.1 Модель SWOT - анализ исследования особых режимов
изотермической диффузии при квазистационарном смешении в системах с балластным газом 49
3.2 Модель ленточного графика мероприятий по разработке
и реализации исследования 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 53
Актуальность темы исследования. Многокомпонентный массоперенос в газообразных и конденсированных средах играет важную роль в природных и технологических процессах. В фундаментальном плане проведенные различными авторами исследования показали, что прогнозирование поведения многокомпонентных смесей осложняется одновременным действием нескольких механизмов переноса тепла и массы. Прикладные исследования отмечают важность изучения особенностей многокомпонентного массопереноса для рационального использования углеводородных газовых смесей и выделения наиболее ценных компонентов, технологиях регулирования химических реакций, взаимодействия среды с лазерным излучением. Поэтому изучение особых режимов при диффузии в многокомпонентных газовых смесях представляется актуальным и будет способствовать получению новых знаний для создания инновационных технологий разделения в углеводородном и энергетическом секторах промышленности Республики Казахстан.
Цель работы. Численное изучение особых с точки зрения диффузии Фика режимов смешения бинарной смеси газов, растворенной в третьем компоненте.
Задачи исследования.
1. Численным образом изучить распределения концентраций компонентов и плотности смеси при наличии особых режимов смешения при диффузии бинарной смеси в равной степени разбавленной третьим компонентом в изотермических условиях.
2. Оценить влияние состава смеси и давления на особенности диффузионного переноса при наличии особых режимов смешения.
Объект исследования. Трехкомпонентные газовые смеси.
Предмет исследования. Диффузионный перенос в тройных изотермических газовых смесях.
Методы исследования. Численное решение уравнений диффузии в газовых смесях на основе вычислительного пакета «MathCad».
Научная новизна исследования заключается в численном изучении особых режимов изотермической диффузии при квазистационарном смешении в системах с балластным газом.
Теоретическая и прикладная значимость исследования. Полученные результаты могут быть использованы при расчетах массообменных технологических схем в бинарных и многокомпонентных смесях.
1. Многокомпонентный массоперенос смеси газов представляет собой двух составляющих. Первая из них диффузионная - возникает за счет концентраций, вторая гидродинамическая - за счет барроэффекта компонентов смеси. Многокомпонентный массоперенос в изотермических смесях осуществяется за счет молеклярного и конвективного механизма..
2. Диффузию многокомпонентных смесей описывают на основе уравнений Стефана-Максвелла. Которая определяет математическую модель тройной диффузии газов. А диффузия бинарных смесей могут быть описаны законом Фика.
3. Многокомпонентные системы имеют несколько режимов диффузии, что отличает их от бинарной смеси газов. Эти эффекты по разному влияют на процесс диффузии.
4. С помощью компьютерной программы «MathCad», основанной на уравнениях Стефана-Максвелла, возможно численное решение уравнений диффузии многокомпонентной смеси в системе с газом-разбавителем на основе вычислительного пакета.
5. На диффузию многокомпонентной системы с газом-разбавителем оказывают влияние начальные градиенты концентраций компонентов и природа балластного газа.
6. Если коэффициенты взаимной диффузии приблизительно равны, а молякулярные веса незначительно отличаются друг от друга, то при этом многокомпонентная диффузия может быть описана с помощью обычных равнений Фика. Численные исследования тройной дифузии в квазистационарных условиях показали, что в широком интервале давлений распределение концентраций компонентов и плотности смеси в вертикальном канале будут линейными.
7. В следующем случае для тройных изотермических смесей при отличии коэффициентов взаимной диффузии и их молекулярных весов появляются нелинейные распределения плотности смеси также распределения концентраций компонентов. Этим можно сказать о существовании особых режимов при диффузии. Нарушение линейности концентраций компонентов в некоторых случаях приводят к возникновению условий для нелинейного распределения плотности в диффузионном канале.
8. В системах где КВД и молекулярные веса компонентов отличаются друг от друга в несколько раз возможны особые режимы смешения, когда практически отсутствует потока компонента с наибольшей плотностью в смеси. В этих системах распределения концентраций компонентов и плотности смеси нелинейны.
9. Расчеты численного исследования показало возможность диффузии газовых смесей в системе с газом-разбавителем для различных режимов на основе стандартного пакета програмы «MathCad» и проверке полученных результатов с опытными данными.
. В разделе «Экономика и управление» проведен SWOT-анализ особых режимов изотермической диффузии при квазистационарном смешении в системах с балластным газом и разработан график Г анта.
