Авторы

Анализ экспериментальных значений коэффициентов молекулярной диффузии чистых газов в воде

DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-1-98-104
УДК 544.034

Анализ экспериментальных значений коэффициентов молекулярной диффузии чистых газов в воде

Новоселов А. Г., Сорокин С.А., Баранов И. В., Дужий А.Б.

Ссылка для цитирования: Новоселов А.Г., Сорокин С.А., Баранов И.В., Дужий А.Б. Анализ экспериментальных значений коэффициентов молекулярной диффузии чистых газов в воде // Вестник Международной академии холода. 2022. № 1. С.98-104. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-1-98-104

Аннотация
Исследование посвящено изучению вопросов молекулярного массопереноса в системах газ-вода с целью получения математических зависимостей для вычисления численных значений коэффициентов молекулярной диффузии. Это позволит специалистам различных областей, связанных с массообменными процессами, применить научно-обоснованный подход при проектировании современных конструкций массообменных аппаратов. В данной работе использован аналитический метод исследования, позволивший на основе имеющихся в научно-технической литературе данных по коэффициентам молекулярной диффузии, полученных экспериментальным путем при различных температурах и атмосферном давлении, составить эмпирические соотношения для вычисления таких коэффициентов в широком интервале температур. Дано обоснование в пользу его применения. В результате исследования была предложена математическая зависимость вида D_AB = K·expbt, которая хорошо согласуется с кинетической теорией процесса диффузии. Определены численные значения коэффициентов K и bдля семи систем газ-вода. Выдвинуто мнение о зависимости коэффициента пропорциональности Kот величины мольного объема диффундирующего газа. Полученные результаты позволят в дальнейшем прогнозировать возможный вид кривой зависимости коэффициентов молекулярной диффузии от температуры при изучении других газожидкостных систем, а также на их основе возможна апробация новых методов исследования молекулярного переноса массы.

Ключевые слова: молекулярная диффузия; вода; массоперенос; температурная зависимость.

Список литературы

1. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Минеев Н.Г. Основы расчета и модернизация тепломассообменных установок в нефтехимии. Монография. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2010. 574 с.

2. Саидахмедова М.Б. Применение уравнений состояния Ван-дер-Ваальсовского типа для описания термодинамических свойств систем вода-углеводород в околокритической и сверхкритической областях // Мониторинг. Наука и технологии. 2010. № 1(2). С. 79-85.

3. Замалеев З.Х., Шигапова А.И. Диффузия паров водных растворов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. № 1(43). С. 164-170.

4. Двояшкин Н.К., Бурханов Р.Н. Особенности самодиффузии в нефти Тульского горизонта Ямашинского месторождения // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2016. № 3. С. 60-66. DOI: 10.31660/0445-0108-2016-3-60-66.

5. Богатырёв А.Ф., Григорьев Е.Б., Макеенкова О.А. Термодиффузия в разреженных трехкомпонентных газовых системах // Научно-технический сборник. Вести газовой науки. 2016. № 4(28). С. 50-55.

6. Трофимов В.С., Петров Е.В, Алымов М.И. Сверхглубокое проникание в свете анализа размерностей // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2016. Т. 21. № 3. С. 1365-1367. DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1365-1367.

7. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 10-е изд., стереотипное, доработанное. М.: Альянс, 2004. 753 с.

8. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena. 2^nd edition. New York: John Wiley & sons, 2002. 895 p.

9. Bruce E. Poling, John M. Prausnitz, John P. O' Connell.The Properties of Gases and Liquids. 5th edition. New York: McGraw-Hill Education, 2001. 768 p.

10. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей (определение и корреляция). Л.: Химия, 1971. 704 с.

11. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1966. 536 с.

12. Himmelblau D.M.Diffusion of Dissolved Gases in Liquid // Chemical Reviews. 1964. 64(5). P. 527-550. DOI: 10.1021/cr60231a002

13. Новоселов А.Г., Тишин В.Б., Дужий А.Б. Справочник по молекулярной диффузии в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость. В кн.: Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч. II. СПб.: Профессионал, 2006. 916 с.

14. Новоселов А.Г., Дужий А.Б., Голикова Е.Ю. Молекулярная диффузия газов в жидкости. 1. Коэффициенты молекулярной диффузии диоксида углерода в воде // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2014. № 2. С. 19.

15. Новоселов А.Г., Селиверстова Е.Г., Сорокин С.А., Дужий А.Б. Молекулярная диффузия газов в жидкости. 2. Коэффициенты молекулярной диффузии кислорода в воде // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2020. № 3(45). С. 21-26. DOI 10.17586/2310-1164-2020-10-3-21-26

Jamnongwong M., Loubiere K., Dietrich N., Hebrard G.Experimental study of oxygen diffusion coefficients in clean water containing salt, glucose or surfactant: Сonsequences on the liquid-mass transfer coefficients. // Chemical Engineering Journal. 2010, v. 165. P. 758-768.

Читать статью полностью