ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Роль свойств переноса в исследовании некоторых процессов тепло- и массообмена из "Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания том 1" Практическая реализация методов расчета теплофизических свойств продуктов сгорания произвольного состава ограничивает возможный выбор моделей взаимодействия. Эти ограничения сводятся к следующему. [c.75] Как отмечается в ряде работ [232, 905, 906, 1026], потенциал Леннарда—Джонса в большей мере по сравнению с другими потенциалами удовлетворяет перечисленным требованиям. [c.75] Первое слагаемое в квадратных скобках формулы (8.96) аппроксимирует отталкива-тельное взаимодействие молекул показатель степени выбран равным двенадцати в целях лучшего совпадения с экспериментом и для простоты математических выкладок. Теоретически обоснованной является экспоненциальная форма представления сил отталкивания [1099А], аналогичная, например, модифицированному потенциалу Букингема. [c.75] Как видно из формулы (8.96), потенциал Леннарда—Джонса является сферически симметричным, что справедливо лишь для одноатомных молекул. [c.75] В настоящем Справочнике в качестве модели взаимодействия для большинства индивидуальных веществ принимается потенциал Леннарда—Джонса (12—6). В то же время экспериментально-теоретические исследования показывают, что не всегда возможно для широкого температурного диапазона подобрать единый потенциал взаимодействия для ряда веществ потенциал Леннарда—Джонса не является предпочтительным. В таких случаях применение потенциала (12—6) представляет собой своего рода аппроксимацию исходного потенциала для некоторого температурного диапазона, точность которой необходимо оценивать в каждом конкретном случае. Для атомов и свободных радикалов с ненасыщенными электронными оболочками применение потенциала (12—6) может рассматриваться только для осредненных взаимодействий. В таких случаях потенциал Леннарда—Джонса является лишь удобной математической моделью, значительно упрощающей расчеты. [c.75] Одними из первых работ, в -которых применен данный метод, являются работы Пэн Цзай—чэ-на и Пиндроха [905, 906], Клифтона [611, 612]. Исходные потенциалы взаимодействия индивидуальных веществ воздуха, водорода в этих работах вторично аппроксимированы потенциалами (12—6) (кривые отталкивания — притяжения), функцией типа ф(/ )=—с/г (кривые притяжения) и функцией ф(г)=с/г (кривые отталкивания). В ряде работ в качестве исходной функции для последующей аппроксимации ее моделью (12—6) используется не потенциал ф(г), а величины, однозначно определяемые потенциалом интегралы столкновений, вириальные коэффициенты. Например, в серии работ Одесского технологического института [230, 231, 233, 237, 238, 242, 249, 250, 251, 253, 485] в качестве исходной функции используется второй или второй и третий вириальные коэффициенты для определения параметров потенциала применяется графический метод [143]. [c.75] Изложенное выше совместно с перечисленными ограничениями и послужило основой выбора для расчетов в настоящем Справочнике модели Леннарда—Джонса. [c.76] Данным методом в Справочнике определены, величины потенциальных параметров ряда индивидуальных веществ, образованных химическими элементами С, И, О, N. Исходные значения интегралов столкновений взяты по опубликованным расчетным [463, 952] и экспериментальным [54, 55, 59, 60, 61, 217] данным. [c.76] В работах [463, 952] величины интегралов столкновений аппроксимированы степенными многочленами, что является особенно удобным для применения уравнения (8.99). Параметры модельных потенциалов, необходимые для расчета интегралов О -, взяты на основе многочисленных опубликованных данных. Для большинства рассмотренных взаимодействий в-[463, 952] используются различные потенциалы, в зависимости от межмолекулярного расстояния. [c.76] Величины потенциальных параметров индивидуальных веществ, оценка погрешностей в. интегралах О , приведены в соответствующих выпусках Справочника, где рассматриваются продукты сгорания конкретных топлив. [c.76] Для описания взаимодействия неодинаковых молекул / и / необходимо знать потенциальную энергию их взаимодействия. Соответствующие параметры модельного потенциала целесообразно определять по экспериментальным величинам равновесных и неравновесных свойств бинарных смесей из веществ г и /. Однако данные такого рода ограничены. Например, для описания всех разнородных взаимодействий приводимых в Справочнике [419 индивидуальных веществ — компонентов про дуктов сгорания углеводородных топлив (типа N204+(СНз)гННН2, воздух + керосин, О2 + + керосин и др.) необходимо знать параметры потенциалов примерно для 800 различных взаимодействий. Как ВИДНО из таблицы 8.1, для этого наиболее изученного ласса веществ имеются сведения лишь о 40 взаимодействиях, что составляет менее 10%. Для металлсодержащих индивидуальных веществ данные еще более ограниченны. Понятно, что роль некоторых взаимодействий может оказаться ничтожной вследствие незначительного содержания вещества в продуктах сгорания,, однако приведенный пример наглядно иллюстрирует состояние вопроса. Поэтому в практических расчетах в первую очередь нашли широкое применение различные эмпирические правила комбинирования, позволяющие по потенциальным параметрам отдельных веществ г и / оценивать величины параметров взаимодействия г—/. [c.76] Первое правило практически точно удовлетворяется для модели взаимодействия жесткие сферы , второе — следует из упрощенной шнтерпретации дисперсионных сил притяжения [143]. [c.77] Многочисленные примеры успещного применения правил комбинирования при относительно невысоких температурах приведены в работах [143, 192, 193, 402, 570, 604, 758, 925, 971] и др. В работах Одесского технологиче- ского института, например, [67, 233, 237, 289, 485] показана приемлемая точность правил комбинирования и в области умеренно высоких температур. Наряду с этим, опубликован. ряд работ, например, [656, 816, 943, 944, 1068], свидетельствующих о невысокой точности правил комбинирования, предлагаются другие способы комбинирования констант потенциала [816, 1054]. [c.77] В то время как общие соотношения для коэффициентов переноса в основном получены из строгой кинетической теории газов, хорошо известные модели межмолекулярного взаимодействия, такие, например, как потенциал Леннарда—Джонса, являются эмпирическими. Это неизбежно должно приводить к некоторым погрешностям в определении свойств переноса, так как расчеты в области высоких температур во многих случаях основаны на экстраполяции. Поэтому в литературе неоднократно обсуждался вопрос о необходимой точности коэффициентов вязкости, теплопроводности, диффузии при изучении процессов тепло- и массообмена [9, 12, 17, 527, 553, 572]. [c.77] Одно из основных назначений приводимых в Справочнике коэффициентов вязкости и теплопроводности— применение их в исследовании и расчетах процессов в двигательных установках. Наибольший интерес представляют процессы горения, трения и теплообмена. [c.77] Трение. Процессы трения и теплообмена тесно связаны между собой. Однако здесь удобно рассмотреть их раздельно. Основной теплофизической величиной, используемой в расчетах, является коэффициент вязкости. [c.78] Толщина потери импульса С определяется на основе решения уравнений пограничного слоя, часто с привлечением различных эмпирических и полуэмпирических зависимостей. Эта величина зависит от характера течения в пограничном слое. В соплах двигателей в принципе возможны все режимы течения в пограничном слое, однако в большинстве случаеа пограничный слой является турбулентным. [c.78] Аналогична роль коэффициента вязкости и во многих других задачах, где учитывается влияние трения при определении поправки к коэффициенту расхода сопла Ац, при расчете двухфазных течений, некоторых задачах пограничного слоя. [c.79] Как видно, и здесь пока достаточно ограничиться оценочными значениями i]. [c.79] Теплообмен. В сложном явлении теплопередачи основным процессом, зависящим от величин коэффициентов переноса т . К, является конвективный теплообмен. Используются различные подходы при определении конвективных тепловых потоков. [c.79] Вернуться к основной статье