Характеристика массообмена в тройной газовой смеси с определенным компонентом, зависящим от давления (на английском языке & перевод)

PDF файл (Скачать)

МРНТИ 29.17.15
N2-2025
https://doi.org/10.53939/1560-5655_2025_2_87

Серик З., Асембаева М.К.

Аннотация. В этом исследовании анализируется диффузионная нестабиль-
ность трехкомпонентной газовой смеси и ее изменения, связанные с давле-
нием. По результатам экспериментального исследования в изотермических
условиях наблюдались различные режимы перемешивания, начиная от мо-
лекулярной диффузии и заканчивая формированием диффузионной неста-
бильности и обычным конвективным перемешиванием. В качестве объекта
исследования была взята система 0.4163H2 + 0.5837N2 O - N 2 и проведен
анализ двухколонным методом. Хотя изменение плотности существенно кор-
релирует с давлением, в результате расположения закиси азота в колбе с вы-
соким содержанием, а азота в колбе с низким содержанием, был определен
характер изменения концентраций компонентов. Результаты отличаются тем,
что процессы перемешивания демонстрируют переходные режимы в зави-
симости от различных давлений и термодинамических параметров. При ат-
мосферном давлении (около 0,093 МПа) наблюдается изменение концентра-
ции компонентов, характерных для молекулярной диффузии, примерно до
0,4 МПа. Об этом свидетельствует соответствие экспериментальных данных
результатам расчетов с использованием уравнений Стефана-Максвелла. И в
ходе исследования было замечено, что причина, по которой компоненты сме-
си не разделяются при конвективном перемешивании, заключается в том, что
отсутствие идеального оксида азота, компонента двойной смеси, приводит
к созданию градиента плотности, поэтому доля конвекции, определяющей
диффузионную нестабильность, меньше по сравнению с переносом, вызван-
ным конвекцией гравитационных концентраций. Предположение о линейном
распределении концентраций компонентов при малом числе неустойчивых
нарушений механического равновесия, игнорирование членов квадратично-
го возмущения, выбор соответствующих масштабных единиц измерения по-
зволяют перейти к уравнениям возмущений. По результатам исследования
экспериментальные данные были удовлетворительно охарактеризованы те-
оретическими моделями в плоскости числа Рэлея. Это исследование позво-
ляет понять соотношение процессов диффузии, нестабильности и конвекции
в газовых смесях, а также показывает, как изменения термодинамических
параметров влияют на режимы смешивания.
Ключевые слова: молекулярная диффузия, термодинамический параметр,
число Рэлея, конвективное перемешивание, Стефан-Максвелл.

Список литературы / References
1 Moldabekova M.S., Asembaeva M.K., Krasikov S.A., Nurtay G.F. Features of
diffusion and convective mixing in mixtures containing hydrocarbons// Journal of
Physics: Conference Series, 2020. №42 1565(1), 012063.
2 Kossov V., Fedorenko O. and Zhakebayev D.J. Chemical Engineering and
Technology// 2019 №42 (4) 896.
3 Zhavrin Yu.I., Asembayeva M.K., Mukamedenkyzy V., Fedorenko O.V.
Temperature Dependence of the Effective Diffusion Coefficients of Components//
Al-Farabi Kazakh National University, Almaty.
4 Kosov V.N. Gas Systems Containing Hydrogen, Nitrogen, and Methane in
Various Concentrations//Abai Kazakh National Pedagogical University, Almaty.
5 Zhavrin Yu.I., Kosov V.N., Kulzhanov D.U., et al. – Study of Diffusion in Gas
Mixtures Containing Components of Ammonia Synthesis // Journal of Physical
Chemistry – 2001 – Vol. 74, No. 2 – pp. 133-136.

Авторлар туралы мәліметттер
Серiк Зулина – докторант, Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті,
Алматы қ., Қазақстан, serik.zulina@mail.ru
Асембаева Мансия Кабыловна – физика-математика ғылымдарының кан-
дидаты, қауымдастырылған профессор Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық
университеті, Алматы қ., Қазақстан, m.asembaeva@physics.kz

Сведения об авторах
Серик Зулина – докторант, Казахский Национальный университет имени аль-
Фараби, г. Алматы, Казахстан, serik.zulina@mail.ru
Асембаева Мансия Кабыловна – кандидат физико-математических наук,
ассоциированный профессор, Казахский национальный университет имени
аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан, m.asembaeva@physics.kz

Information about the authors
Serik Zulina – doctoral student, Al-Farabi Kazakh National University, Almaty с.,
Kazakhstan, serik.zulina@mail.ru
Asembaeva Mansia Kabylovna – Candidate of Physical and Mathematical
Sciences, Associate Professor, Al-Farabi Kazakh National University, Almaty с.,
Kazakhstan, m.asembaeva@physics.kz