Бинарлы газ қоспаларындағы механикалық тепе-теңдік тұрақтылығына температураның әсерін сандық модельдеу

Аңдатпа

Бұл жұмыс Ar–N₂ жүйесін мысалға ала отырып, гравитациялық өрістегі бинарлы газ қоспаларында температураның механикалық тепе-теңдік тұрақтылығына және массаалмасу сипатына әсерін зерттеуге арналған. Бұл жұмыс екі колбалы аппаратта газдардың изотермдік араласуын қарастырады, онда молекулалық массалары әртүрлі компоненттердің өзара диффузиясы кезінде тығыздықтың тұрақсыз концентрациялық стратификациясының пайда болуы механикалық тепе-теңдіктің бұзылуына әкеледі.

Зерттеудің негізгі мақсаты – әртүрлі қысымдарда диффузия-конвективті массаалмасу режимдерінің қалыптасуы мен дамуында температураның рөлін анықтау. Осы мақсатта компонент тасымалдау теңдеулері мен SST k–ω турбуленттік моделі қолданылған үшөлшемді кеңістіктегі ANSYS Fluent бағдарламалық пакетінде сандық модельдеу жүргізілді. Температура жүйенің тұрақтылығына өзара диффузия коэффициенттері мен қоспаның массаалмасу қасиеттерінің өзгеруі арқылы әсер ететін сыртқы параметр ретінде қарастырылады.

Бинарлы газ қоспасында механикалық тепе-теңдіктің тұрақтылығына температура шешуші фактор екені анықталды. Температураның көтерілуі компоненттердің диффузиялық қозғалғыштығының артуына байланысты концентрацияға негізделген гравитациялық конвекцияның әлсіреуіне әкеледі, бұл жүйенің тұрақтылық шекарасына жақын жерде тұрақталуында да, дамыған конвекция аймағында конвекциялық тасымалдаудың салыстырмалы тиімділігінің төмендеуінде де көрініс табады. Сандық модельдеу араласу процесінің уақыт бойынша динамикасын қалпына келтіруге және эксперименттік өлшеулерге қолжетімсіз конвективті құрылымдардың эволюциясын анықтауға мүмкіндік берді. Алынған нәтижелер эксперименттік деректермен жақсы сәйкес келеді және бинарлы газ жүйелерінде диффузия-конвекциялық процестерді температуралық бақылау жөніндегі түсінікті кеңейтеді.