Temperature dependences of the effective diffusion coefficients for two multicomponent gaseous systems containing air, hydrogen and some hydrocarbons
Keywords:
diffusion, EDC, binary diffusion, baroeffect, masstransferAbstract
Calculations of the exponents of temperature dependences of the effective diffusion coefficients (EDC) of gases for two multicomponent mixtures, which can be used for the combustion of gaseous fuels, are presented in the article.
Transport properties of gases and its mixtures subject to the temperature effect are determined as the functional dependence. Temperature dependence of the EDC of components is presented in the semiempirical formula, which is similar to the power dependence of interdiffusion coefficients (IDC) on temperature. Given calculation schemes of the temperature dependences of EDC are carried out for the temperature range of 298 – 900 K and the atmospheric pressure. The main sources of information for this work are the publication of a number of scientists, as well as the researches made by the authors of this article who developed tables of the recommended reference data of EDC for technically important diffusing multicomponent mixtures and certified them in the NRC MS of the State standard specification of USSR
The results allow revealing the mechanism of diffusion process in the complex gas mixtures under the temperature change and evaluating the transfer of each component and the total mass transport. The presented results can be used for the new reference data.
References
1. Косов Н.Д., Жаврин Ю.И., Новосад З.И. Диффузия в многокомпонентных газовых смесях // Теплофизические свойства веществ и материалов. - М.: Изд-во стандартов, 1982, вып. 17. - С. 86-112.
2. Бычков А.Г., Жаврин Ю.И. Температурная зависимость эффективных коэффициентов диффузии некоторых смесей в изотермических и неизотермических условиях // НИИ ЭТФ Каз.ун-т. – Алма-Ата, 1993. – 10 с. Деп. В КазНИИКИ. 15.01.93. № 3985. Ка-93.
3. Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Новосад З.И. Расчет эквимолярной диффузии в многокомпонентных газовых смесях методом эффективных коэффициентов // Диффузия в газах и жидкостях. - Алма-Ата: МВ и ССО КазССР, 1974. - С. 12-19.
4. Жаврин Ю.И., Жаврин В.Ю., Косов В.Н., Поярков И.В. Расчет многокомпонентного массопереноса в двухколбовом аппарате с применением языка программирования DELPHI // Вестник КазНУ, сер. физическая. - 2006, № 2 (22). - С. 73-79.
5. Zhavrin Yu.I., Kosov N.V., Poyarkov I.V., Asembaeva M.K. Fedorenko O.V., Nysanbaeva A.T. Temperature dependences of the effective diffusion coefficients of the component of three-component gas systems, used in the synthesis of ammonia // J. Eng. Phys. Therm. – 2013. – Vol. 86, No. 3. – P. 676-680.
6. Жаврин Ю.И., Косов В.Н., Асембаева М.К., Поярков И.В., Федоренко О.В. Влияние концентрации на температурные зависимости эффективных коэффициентов диффузии // Известия НАН РК, серия физ.-мат. – 2011. – № 3 (277). – С. 41-47.
7. Тирский Г.А. Вычисление эффективных коэффициентов диффузии в ламинарном диссоциированном многокомпонентном пограничном слое // ПММ. - 1969, Вып. 1. - С. 180-182.
8. Wilke C.R. Properties of multicomponent gases // Chem. Eng. Prog. – 1950. – Vol. 46. – P. 95-104.
9. Kaminskii V.A. Special modes of three-component diffusion in gases // Rus. J. Phys. Chem. A. – 2011. – Vol. 85, No. 12. – P. 2203-2208.
10. Zhavrin Y.I., Kosov N.D., Novosad Z.I. Effective diffusion coefficient methods for studying description of non-stationary diffusion in multicomponent gas mixtures // ZhFKh. – 1975. – Vol. 49, No. 3. – P. 706-709.
11. Lightfoot E.N. Transport phenomena and living systems: Biomedical aspects of momentum and mass transport. – London: John Wiley & Sons – Interscience, 1974. – 520 p.
12. Новосад З.И., Косов Н.Д. Эффективные коэффициенты диффузии трехкомпонентных газовых смесей гелия, аргона и углекислого газа // ЖТФ. - 1970. - Т. 40, № 11. - С. 2368-2375.
13. Andrew S.P.S. A simple Method of Measuring Gaseous Diffusion Coefficient // Chem. Eng. Sci. - 1955. – Vol. 4. – P. 269-272.
14. Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Белов С..М., Семидоцкая Н.И. О применении метода эффективных коэффициентов диффузии к диффузии в многокомпонентных газовых смесях при повышенных давлениях // Тепломассоперенос в жидкостях и газах. - Алма-Ата, 1982. - С. 3-12.
15. Калинин Б.А., Лойко А.Э., Суетин П.Е. Эффективная длина капилляра в измерениях коэффициентов взаимной диффузии газов методом двух объемов // Диффузия в газах и жидкостях. – Алма-Ата, 1972. – С. 79-85.
16. Bretsznajder S. Wlasnosci Gazow I Cieczy. – Warsaw: Wydawnictwo Naukovo – Techniczne, 1962.
17. Богатырев А.Ф., Незовитина М.А. Температурная зависимость коэффициентов взаимной диффузии углеводородных газов // Актуальные вопросы исследований пластовых систем месторождений углеводородов: cб. науч. ст. – М: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. - № 2 (18) – С. 55-58. - (Науч.-тех. сб. «Вести газовой науки»).
18. Bogatyrev A.F., Nezovitina M.A. The experimental study of temperature dependence of binary diffusion coefficients of gases at different pressures // Int. J. Therm. – 2013. – Vol. 34, No. 11. – P. 2065-2075.
19. Bogatyrev A.F., Nezovitina M.A. Interdiffusion coefficients of gaseous systems // J. Eng. Phys. Therm. – 2012. – Vol. 85, No. 5. – P. 1208-1214.
20. Seleznev V.D., Smirnov V.G. Diffusion of 3-component mixture of gases in 2-bulb system // ZhTekhFiz. – 1981. – Vol. 51, No. 4. – P. 795-800.
21. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena. – New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002. – 688 p.
References
1. N.D. Kosov, Ju.I. Zhavrin and Z.I. Novosad, Teplofizicheskie svojstva veshhestv i materialov, (Moscow: Izd-vo standartov, 1982), pp. 86-112. (in Russ).
2. A.G. Bychkov and Ju.I. Zhavrin Temperaturnaja zavisimost' jeffektivnyh kojefficientov diffuzii nekotoryh smesej v izotermicheskih i neizotermicheskih uslovijah (Alma-Ata: NII JeTF Kaz.un-t, 1993. Dep. V KazNIIKI. 15.01.93. № 3985. Ka-93), 10 p. (in Russ).
3. Ju.I. Zhavrin, N.D. Kosov and Z.I. Novosad, Diffuzija v gazah i zhidkostjah (Alma-Ata: MV i SSO KazSSR, 1974), pp.12-19. (in Russ).
4. Ju.I. Zhavrin, V.Ju. Zhavrin, V.N. Kosov and I.V. Pojarkov, Vestnik KazNU, ser. Fizicheskaja, 2 (22), 73-79, (2006). (in Russ).
5. Ju.I. Zhavrin, V.N. Kosov, I.V. Pojarkov, O.V. Fedorenko and M.K. Asembaeva, Vestnik KazNU, serija fizicheskaja, 1 (36), 71-75, (2011). (in Russ).
6. Ju.I. Zhavrin, V.N. Kosov, M.K. Asembaeva, I.V. Pojarkov and O.V. Fedorenko, Izvestija NAN RK, serija fiz.-mat., 3 (277), 41-47, (2011). (in Russ).
7. G.A. Tirskij, PMM, 1, 180-182, (1969)
8. C.R. Wilke, Chem. Eng. Prog. 46, 95-104, (1950).
9. V.A. Kaminskii, Rus. J. Phys. Chem. A 85, 12, 2203-2208, (2011).
10. Y.I. Zhavrin, N.D. Kosov, Z.I. Novosad, ZhFKh. 49, 3, 706-709, (1975).
11. E.N. Lightfoot Transport phenomena and living systems: Biomedical aspects of momentum and mass transport (London: John Wiley & Sons, Interscience, 1974), 520 p.
12. Z.I. Novosad and N.D. Kosov, ZhTF 40, 11, 2368-2375, (1970). (in Russ).
13. S.P.S. Andrew, Chem. Eng. Sci. 4, 269-272, (1955).
14. Ju.I. Zhavrin, N.D. Kosov, S.M. Belov, N.I. Semidockaja, Teplomassoperenos v zhidkostjah i gazah. (Alma-Ata, 1982), 3-12. (in Russ).
15. B.A. Kalinin, A.Je. Lojko, P.E. Suetin, Diffuzija v gazah i zhidkostjah, (Alma-Ata, 1972), 79-85. (in Russ).
16. S. Bretsznajder, Wlasnosci Gazow I Cieczy, (Warsaw: Wydawnictwo Naukovo – Techniczne, 1962).
17. A.F. Bogatyrev and M.A. Nezovitina, Aktual'nye voprosy issledovanij plastovyh sistem mestorozhdenij uglevodorodov: cb. nauch. st. (Moscow: Gazprom VNIIGAZ, 2014), 2, 18, 55-58. (in Russ).
18. A.F. Bogatyrev and M.A. Nezovitina, Int. J. Therm. 34, 11, 2065-2075, (2013).
19. A.F. Bogatyrev and M.A. Nezovitina, J. Eng. Phys. Therm. 85, 5, 1208-1214, (2012).
20. V.D. Seleznev and V.G. Smirnov, ZhTekhFiz. 51, 4, 795-800, (1981).
21. R.B. Bird, W.E. Stewart and E.N. Lightfoot, Transport Phenomena (New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002), 688 p.
2. Бычков А.Г., Жаврин Ю.И. Температурная зависимость эффективных коэффициентов диффузии некоторых смесей в изотермических и неизотермических условиях // НИИ ЭТФ Каз.ун-т. – Алма-Ата, 1993. – 10 с. Деп. В КазНИИКИ. 15.01.93. № 3985. Ка-93.
3. Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Новосад З.И. Расчет эквимолярной диффузии в многокомпонентных газовых смесях методом эффективных коэффициентов // Диффузия в газах и жидкостях. - Алма-Ата: МВ и ССО КазССР, 1974. - С. 12-19.
4. Жаврин Ю.И., Жаврин В.Ю., Косов В.Н., Поярков И.В. Расчет многокомпонентного массопереноса в двухколбовом аппарате с применением языка программирования DELPHI // Вестник КазНУ, сер. физическая. - 2006, № 2 (22). - С. 73-79.
5. Zhavrin Yu.I., Kosov N.V., Poyarkov I.V., Asembaeva M.K. Fedorenko O.V., Nysanbaeva A.T. Temperature dependences of the effective diffusion coefficients of the component of three-component gas systems, used in the synthesis of ammonia // J. Eng. Phys. Therm. – 2013. – Vol. 86, No. 3. – P. 676-680.
6. Жаврин Ю.И., Косов В.Н., Асембаева М.К., Поярков И.В., Федоренко О.В. Влияние концентрации на температурные зависимости эффективных коэффициентов диффузии // Известия НАН РК, серия физ.-мат. – 2011. – № 3 (277). – С. 41-47.
7. Тирский Г.А. Вычисление эффективных коэффициентов диффузии в ламинарном диссоциированном многокомпонентном пограничном слое // ПММ. - 1969, Вып. 1. - С. 180-182.
8. Wilke C.R. Properties of multicomponent gases // Chem. Eng. Prog. – 1950. – Vol. 46. – P. 95-104.
9. Kaminskii V.A. Special modes of three-component diffusion in gases // Rus. J. Phys. Chem. A. – 2011. – Vol. 85, No. 12. – P. 2203-2208.
10. Zhavrin Y.I., Kosov N.D., Novosad Z.I. Effective diffusion coefficient methods for studying description of non-stationary diffusion in multicomponent gas mixtures // ZhFKh. – 1975. – Vol. 49, No. 3. – P. 706-709.
11. Lightfoot E.N. Transport phenomena and living systems: Biomedical aspects of momentum and mass transport. – London: John Wiley & Sons – Interscience, 1974. – 520 p.
12. Новосад З.И., Косов Н.Д. Эффективные коэффициенты диффузии трехкомпонентных газовых смесей гелия, аргона и углекислого газа // ЖТФ. - 1970. - Т. 40, № 11. - С. 2368-2375.
13. Andrew S.P.S. A simple Method of Measuring Gaseous Diffusion Coefficient // Chem. Eng. Sci. - 1955. – Vol. 4. – P. 269-272.
14. Жаврин Ю.И., Косов Н.Д., Белов С..М., Семидоцкая Н.И. О применении метода эффективных коэффициентов диффузии к диффузии в многокомпонентных газовых смесях при повышенных давлениях // Тепломассоперенос в жидкостях и газах. - Алма-Ата, 1982. - С. 3-12.
15. Калинин Б.А., Лойко А.Э., Суетин П.Е. Эффективная длина капилляра в измерениях коэффициентов взаимной диффузии газов методом двух объемов // Диффузия в газах и жидкостях. – Алма-Ата, 1972. – С. 79-85.
16. Bretsznajder S. Wlasnosci Gazow I Cieczy. – Warsaw: Wydawnictwo Naukovo – Techniczne, 1962.
17. Богатырев А.Ф., Незовитина М.А. Температурная зависимость коэффициентов взаимной диффузии углеводородных газов // Актуальные вопросы исследований пластовых систем месторождений углеводородов: cб. науч. ст. – М: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. - № 2 (18) – С. 55-58. - (Науч.-тех. сб. «Вести газовой науки»).
18. Bogatyrev A.F., Nezovitina M.A. The experimental study of temperature dependence of binary diffusion coefficients of gases at different pressures // Int. J. Therm. – 2013. – Vol. 34, No. 11. – P. 2065-2075.
19. Bogatyrev A.F., Nezovitina M.A. Interdiffusion coefficients of gaseous systems // J. Eng. Phys. Therm. – 2012. – Vol. 85, No. 5. – P. 1208-1214.
20. Seleznev V.D., Smirnov V.G. Diffusion of 3-component mixture of gases in 2-bulb system // ZhTekhFiz. – 1981. – Vol. 51, No. 4. – P. 795-800.
21. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena. – New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002. – 688 p.
References
1. N.D. Kosov, Ju.I. Zhavrin and Z.I. Novosad, Teplofizicheskie svojstva veshhestv i materialov, (Moscow: Izd-vo standartov, 1982), pp. 86-112. (in Russ).
2. A.G. Bychkov and Ju.I. Zhavrin Temperaturnaja zavisimost' jeffektivnyh kojefficientov diffuzii nekotoryh smesej v izotermicheskih i neizotermicheskih uslovijah (Alma-Ata: NII JeTF Kaz.un-t, 1993. Dep. V KazNIIKI. 15.01.93. № 3985. Ka-93), 10 p. (in Russ).
3. Ju.I. Zhavrin, N.D. Kosov and Z.I. Novosad, Diffuzija v gazah i zhidkostjah (Alma-Ata: MV i SSO KazSSR, 1974), pp.12-19. (in Russ).
4. Ju.I. Zhavrin, V.Ju. Zhavrin, V.N. Kosov and I.V. Pojarkov, Vestnik KazNU, ser. Fizicheskaja, 2 (22), 73-79, (2006). (in Russ).
5. Ju.I. Zhavrin, V.N. Kosov, I.V. Pojarkov, O.V. Fedorenko and M.K. Asembaeva, Vestnik KazNU, serija fizicheskaja, 1 (36), 71-75, (2011). (in Russ).
6. Ju.I. Zhavrin, V.N. Kosov, M.K. Asembaeva, I.V. Pojarkov and O.V. Fedorenko, Izvestija NAN RK, serija fiz.-mat., 3 (277), 41-47, (2011). (in Russ).
7. G.A. Tirskij, PMM, 1, 180-182, (1969)
8. C.R. Wilke, Chem. Eng. Prog. 46, 95-104, (1950).
9. V.A. Kaminskii, Rus. J. Phys. Chem. A 85, 12, 2203-2208, (2011).
10. Y.I. Zhavrin, N.D. Kosov, Z.I. Novosad, ZhFKh. 49, 3, 706-709, (1975).
11. E.N. Lightfoot Transport phenomena and living systems: Biomedical aspects of momentum and mass transport (London: John Wiley & Sons, Interscience, 1974), 520 p.
12. Z.I. Novosad and N.D. Kosov, ZhTF 40, 11, 2368-2375, (1970). (in Russ).
13. S.P.S. Andrew, Chem. Eng. Sci. 4, 269-272, (1955).
14. Ju.I. Zhavrin, N.D. Kosov, S.M. Belov, N.I. Semidockaja, Teplomassoperenos v zhidkostjah i gazah. (Alma-Ata, 1982), 3-12. (in Russ).
15. B.A. Kalinin, A.Je. Lojko, P.E. Suetin, Diffuzija v gazah i zhidkostjah, (Alma-Ata, 1972), 79-85. (in Russ).
16. S. Bretsznajder, Wlasnosci Gazow I Cieczy, (Warsaw: Wydawnictwo Naukovo – Techniczne, 1962).
17. A.F. Bogatyrev and M.A. Nezovitina, Aktual'nye voprosy issledovanij plastovyh sistem mestorozhdenij uglevodorodov: cb. nauch. st. (Moscow: Gazprom VNIIGAZ, 2014), 2, 18, 55-58. (in Russ).
18. A.F. Bogatyrev and M.A. Nezovitina, Int. J. Therm. 34, 11, 2065-2075, (2013).
19. A.F. Bogatyrev and M.A. Nezovitina, J. Eng. Phys. Therm. 85, 5, 1208-1214, (2012).
20. V.D. Seleznev and V.G. Smirnov, ZhTekhFiz. 51, 4, 795-800, (1981).
21. R.B. Bird, W.E. Stewart and E.N. Lightfoot, Transport Phenomena (New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002), 688 p.
Downloads
Published
2017-09-25
Issue
Section
Thermal Physics and Theoretical Thermal Engineering
