Что такое коэффициент диффузии

list klen osen opavshie 118698 1280x720 Вес тела

Коэффициент диффузии

Коэффицие́нт диффу́зии — количественная характеристика скорости диффузии, равная количеству вещества (в массовых единицах), проходящего в единицу времени через участок единичной площади (например, 1 м²) при градиенте концентрации, равном единице (соответствующем изменению 1 моль/л → 0 моль/л на единицу длины). Коэффициент диффузии определяется свойствами среды и типом диффундирующих частиц.

Зависимость коэффициента диффузии от температуры в простейшем случае выражается законом Аррениуса:

d163d52afba7b1ef6a9bd36319acb6c1,

где f623e75af30e62bbd73d6df5b50bb7b5— коэффициент диффузии [м²/с]; 706147204f35ca44a72fd767aab6fa6e— энергия активации [Дж]; e1e1d3d40573127e9ee0480caf1283d6— универсальная газовая постоянная [Дж/К]; b9ece18c950afbfa6b0fdbfa4ff731d3— температура [K].

См. также

40px Wiki letter w.svg

Смотреть что такое «Коэффициент диффузии» в других словарях:

коэффициент диффузии — носителей заряда; коэффициент диффузии Абсолютная величина отношения плотности потока подвижных носителей заряда одного типа (т. е. электронов проводимости или дырок) к градиенту их концентрации в отсутствие электрического и магнитного полей.… … Политехнический терминологический толковый словарь

коэффициент диффузии — Коэффициент пропорциональности, представляющий количество вещества, диффундирующего сквозь единицу площади при единичном градиенте концентрации за единицу времени. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN diffusion… … Справочник технического переводчика

коэффициент диффузии — [diffusion constant] коэффициент пропорциональности в законах диффузии Фика (D, м2/с). По 1 му закону Фика dm/dс = DS(dC/dX), где m количество диффундируемого вещества, т время, S площадь, С концентрация, X направление диффузноного потока … Энциклопедический словарь по металлургии

коэффициент диффузии — difuzijos koeficientas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. diffusion coefficient; diffusion constant; diffusivity vok. Diffusionskoeffizient, m; Diffusionskonstante, f rus. коэффициент диффузии, m; постоянная диффузии, f pranc.… … Fizikos terminų žodynas

Коэффициент диффузии — Diffusion coefficient Коэффициент диффузии. Коэффициент пропорциональности, представляющий количество вещества, диффундирующего сквозь единицу площади при единичном градиенте концентрации за единицу времени. (Источник: «Металлы и сплавы.… … Словарь металлургических терминов

коэффициент диффузии — difuzijos koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, skaitine verte lygus difunduojančių dalelių srauto tankiui, kai jų tankio gradientas lygus 1. atitikmenys: angl. diffusion coefficient vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

коэффициент диффузии — difuzijos koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. diffusion coefficient vok. Diffusionskoeffizient, m; Diffusionskonstante, f rus. коэффициент диффузии, m pranc. coefficient… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

коэффициент диффузии — difuzijos koeficientas statusas T sritis chemija apibrėžtis Dydis, skaitine verte lygus medžiagos kiekiui, difunduojančiam per vienetinį laiką pro vienetinį plotą, kai koncentracijos gradientas lygus 1. atitikmenys: angl. diffusion coefficient… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

коэффициент диффузии — rus коэффициент (м) диффузии (газов) eng gas transfer factor (lung) fra facteur (m) de transfert gazeux deu Gastransferfaktor (m) spa factor (m) de intercambio de gases, factor (m) de transferencia de gases … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

коэффициент диффузии носителей заряда — коэффициент диффузии носителей заряда; коэффициент диффузии Абсолютная величина отношения плотности потока подвижных носителей заряда одного типа (т. е. электронов проводимости или дырок) к градиенту их концентрации в отсутствие электрического и… … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Коэффициент диффузии

Содержание

В газах

с физическими величинами

Для самодиффузии (то есть в случае, если присутствует только один тип частиц) вышесказанное упрощается. Относится к:

В жидкостях

Примеры коэффициентов диффузии в воде (при бесконечном разбавлении и 25 ° C)
материал Коэффициент диффузии в м² / с
кислород 2,1 × 10 −9
серная кислота 1,73 × 10 −9
Этанол 0,84 × 10 −9

220px D sphere in water Tdependence.svg

Коэффициенты диффузии в жидкостях обычно составляют примерно одну десятитысячную от коэффициентов диффузии в газах. Они описываются уравнением Стокса-Эйнштейна :

Д. знак равно k Б. Т Шестой π η Р. 0 <\ Displaystyle D = <\ гидроразрыва <к _ <\ mathrm > \, T> <6 \, \ pi eta r_ <0>>>> svg

Поскольку вязкость растворителя является функцией температуры, зависимость коэффициента диффузии от температуры нелинейна.

В твердых телах

Примеры коэффициентов диффузии в твердых телах
система Температура в ° C Коэффициент диффузии в м² / с
Водород в железе 10 1,66 × 10 −13
50 11,4 × 10 −13
100 124 × 10 −13
Углерод в железе 800 15 × 10 −13
1100 450 × 10 −13
Золото в свинце 285 0,46 × 10 −13

Коэффициенты диффузии в твердых телах обычно в несколько тысяч раз меньше, чем коэффициенты диффузии в жидкостях.

D 0 можно приблизительно рассчитать как:

Однако рекомендуется определять коэффициенты диффузии в твердых телах, в частности, экспериментальным путем.

Эффективный коэффициент диффузии

Кажущийся коэффициент диффузии

Для линейной сорбции он рассчитывается следующим образом:

Источник

Коэффициент диффузии

Резюме

Описание

Коэффициенты диффузии появляются в большом количестве различных явлений, все описываемых случайными движениями во всех направлениях в состоянии равновесия, что приводит к одному и тому же уравнению диффузии ( диффузия вещества ), которое не распространяется, то есть без какой-либо волны при постоянной скорость, но с продвижением вперед, путем случайного хождения во всех направлениях ( броуновское движение или случайное блуждание, широко изучаемое в математике), замедляющаяся, как квадратный корень из времени, на расстояниях, увеличивающихся как квадратный корень из времени, умноженный на коэффициент диффузии:

В физике, химии и даже в ядерной области понятие диффузии вещества применимо ко всем видам частиц в газах, жидкостях или твердых телах. Эти частицы имеют тенденцию перемещаться внутри другого вещества. Значение коэффициента диффузии является мерой этого физико-химического свойства, показывающим легкость случайного движения одной из рассматриваемых частиц по сравнению с теми, которые составляют среду, в которой происходит ее движение.

На атомных электростанциях нейтроны также диффундируют ( поток нейтронов или диффузия вещества ).

Коэффициент диффузии часто обозначается заглавной буквой «D» (иногда с другими обозначениями в соответствии с полями) и имеет в качестве единицы квадратный метр в секунду (м 2 / с), что, по размеру, объясняется этой прогулкой на случайный, без какой-либо скорости, в метрах в секунду (м / с), в результате такого количества шагов в одном направлении, как и в противоположном направлении, которые не позволяют двигаться вперед, но которые оставляют продвижение диффузии, с квадратом расстояния, пропорционального времени, в результате случайных блужданий во всех направлениях, которые не полностью компенсируются пропорционально градиенту концентрации.

Измерение коэффициента диффузии

Мы измеряем время t прибытия сигнала половинной концентрации или температуры на другой стороне, что дает D с соотношением.

Законы диффузии и коэффициенты

Если коэффициенты диффузии характеризуют диффузию вещества, необходимо связать их с законами диффузии, описывающими их динамическое поведение. Например, применимый к текучей среде, закон Фика выражает линейную зависимость между потоком вещества и его градиентом концентрации:

Газообразные среды

Коэффициент бинарной диффузии зависит только от взаимодействия между i и j (даже если присутствуют другие частицы). Метод Чепмена-Энскога позволяет выразить это в следующей форме:

D я j знак равно 3 8 ( НЕТ 2 π ( 1 M я + 1 M j ) ) 1 2 ( k Т ) 3 2 п σ 2 Ω я j * <\ displaystyle <\ mathcal > _ = <\ frac <3><8>> \ left ( <\ frac <2 \ pi>> \ left ( <\ frac <1>< M_ >> + <\ frac <1>>> \ right) \ right) ^ <\ frac <1><2>> <\ frac <\ left (kT \ right) ^ < \ frac <3><2>>>

\ Omega _ ^ <*>>>> svg

Для этих коэффициентов есть базы данных.

Жидкие среды

D я j знак равно k Т 6 π р я μ j <\ displaystyle <\ mathcal > _ = <\ frac <6 \ pi r_ \ mu _ >>> svg

Этот закон может отклоняться на несколько десятков процентов от измерения из-за предположения о размере частиц. Существуют экспериментальные корреляции, которые можно использовать для любых видов и которые эмпирически корректируют выражение Стокса-Эйнштейна.

Твердый

Примеры значений

В более общем смысле коэффициент диффузии водяного пара в воздухе можно приблизительно определить по следующей формуле:

Источник

Диффузия молекул

Диффузией молекул является процесс перемещения вещества, обусловленный беспорядочным движением молекул.

Диффузия молекул происходит без видимого движения участков вещества, движение молекул является тепловым. Молекулярная диффузия происходит из-за распределения концентрации вещества и является самопроизвольным процессом движения вещества.

Диффузия является концентрационной, если ее причиной является неоднородная концентрация вещества в смеси.

Основные понятия о диффузии молекул

124

Из второй формулы можно вывести скорость диффузии молекул, которая является удельным потоком транспортирующегося вещества сквозь единицу поверхности \(F\) за единицу времени \(t\) и рассчитывается по формуле:

По своей сути закон Фика перекликается с законом Фурье, описывающем передачу тепла при помощи теплопроводности. В этом случае градиент концентраций выступает аналогом градиента температур. Он характеризует смену концентрации вещества, что продиффундировало, относительно линии между поверхностями неоднородных концентраций.

Коэффициент молекулярной диффузии

Коэффициент пропорциональности \(D\) в уравнении первого закона Фика, называется коэффициентом диффузии молекул. Из формулы (1) формируем выражение для расчета коэффициента диффузии:

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Коэффициент диффузии молекул – это физическая постоянная, которая характеризует способность вещества проникать в другое неподвижное вещество с помощью явления диффузии. Значит, величина этого коэффициента не зависит от гидродинамики происходящего процесса. Величина коэффициента может изменяться лишь при изменении температуры или давления. Величина коэффициента диффузии в каждом конкретном случае будет рассчитываться при помощи теоретических или полуэмпирических уравнений, учитывающих температуру и давление.

Стоит отметить, что при диффузии газов коэффициент диффузии D будет находиться в диапазоне от 0,1 до 1 см 3 /с. При диффундировании газа в жидкость он составит около 1 см 3 /сутки. Это означает, что процесс молекулярной диффузии довольно медленный, особенно в жидкостях.

Практические примеры молекулярной диффузии

Диффузия в физике рассматривается как хаотичный процесс, происходящий на уровне молекул и вызванный их беспорядочным движением. При этом скорость диффузии будет пропорциональна скорости движения отдельных молекул. Таким образом, процесс молекулярной диффузии будет определяться максимальной тепловой скоростью молекул, то есть молекул с минимальной массой.

Диффузия характеризуется перемещением энергии или материи из точки с большей концентрацией в точку с меньшей концентрацией вещества. Самым наглядным примером диффузии молекул является процесс перемешивания газов или жидкостей. К примеру, при попадании капли краски в воду, она постепенно в ней растворяется, окрашивая весть объем воды.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Еще одним ярким примером является процесс нагревания твердого тела. Если мы, к примеру, возьмем металлический стержень и начнем его нагревать с одной стороны, то тепло постепенно распространится к его другому концу. Та же ситуация наблюдается при подведении заряда электроэнергии к одному из концов стержня.

В примере с металлическим стержнем мы наблюдаем быстрое нагревание и распространение тепла, ровно так же, ка и тока. Если же мы возьмем синтетический стержень, то процесс тепловой и электрической диффузии будет протекать намного медленнее.

Длительность процесса молекулярной диффузии можно наблюдать, положив кусочек сахара в стакан с водой и не перемешивая их. Раствор достигнет однородности лишь через несколько недель.

Еще более длительным будет диффузия твердых веществ. Так, например, медь, вскрытая позолотой, лишь спустя тысячи лет пропитается золотом всего на пару микрометров.

Источник

Коэффициенты диффузии

Коэффициенты молекулярной диффузии. Для газов со сходны­ми молекулами (имеющими почти равные массы и эффективные сечения) Максвелл получил следующее выражение для коэффици­ента молекулярной диффузии:

image743,

Выше отмечалось, что в шахтных условиях молекулярная диф­фузия имеет подчиненное значение в процессе переноса газов. Кроме того, изменения содержания газов, температуры и давления воздуха в активно вентилируемых горных выработках относитель­но невелики. Поэтому при решении задач газопереноса в шахтах можно принимать Dм = const.

Следует иметь в виду, что коэффициент молекулярной диффу­зии газа в среду равен коэффициенту молекулярной диффузии сре­ды в этот газ. Средние значения коэффициентов молекулярной диффузии некоторых газов приведены ниже.

Газ Температура, °С Коэффициент диффузии, см 2 /с

Аммиак в воздухе 0 0,217

Углекислый газ в воздухе 0 0,142

Коэффициенты турбулентной диффузии. В теории турбулент­ности коэффициент турбулентной (или вихревой) диффузии вво­дится как некоторый коэффициент пропорциональности. При этом для его выражения используют три принципиально различных подхода.

Известно, что произведение вектора, каким является в формуле (6.11) градиент содержания, на некоторую величину [в выражении (6.11) ею является коэффициент турбулентной диффузии Dт] может дать вектор [в формуле (6.11) это вектор потока газа] лишь в случае, если эта величина является скаляром или тензором. Коэффициент турбулентной диффузии не может быть скаляром в связи с тем, что в случае равенства производных от содержания по направлениям компоненты газовых потоков по этим направлениям также были бы равны, что в условиях существенно неоднородного и неизотропного турбулентного воздушного потока в выработках невозможно вслед­ствие различия компонент пульсационных скоростей.

image749(6.17)

image751(6.18)

Выражение (6.17) может быть записано в свернутом виде

image753. (6.19)

где правая часть представляет собой сумму трех значений image755, получающихся, если фиксировать i, а j придавать последовательно значения х, у, z (суммирование по двойному индексу).

Выражение (6.19) обычно упрощают, принимая, что оси Ох, Оу, Оz, являются главными осями тензора. Если тензор image757симмет­ричный, то image759и, следовательно, коэффициент турбулентной диффузии определяется только диаго­нальными компонентами Dтxx,Dт,Dтzz.

Для однородной и изотропной турбулентности имеет место сферическая симметрия газовых потоков. Следовательно,

image761. 6.20)

В этом частном случае image763может рассматриваться как скаляр.

Следует отметить, что принятие тензора Dтy симметричным для случая движения воздуха в горной выработке является также опре­деленным допущением. Для неоднородного и неизотропного турбулентного потока, каким является вентиляционный поток в выра­ботке, тензор коэффициентов турбулентной диффузии будет несимметричным. Ниже отмечается, что компоненты тензора коэф­фициентов турбулентной диффузии могут быть выражены через усредненное произведение (корреляцию) мгновенных значений пульсационной скорости иniи пути перемешивания для содержа­ния image765(здесь i,j = х, у, z, иni = ип; uпу =vn unу =wn). Для симметричного тензора должны соблюдаться равенства image767, что приводит к соотношениям image769. Однако для неизотроп­ных вентиляционных потоков корреляция image771несимметрична относительно i и j, а это не отвечает приведенным равенствам. Не­симметричность тензора коэффициентов турбулентной диффузии для шахтных вентиляционных потоков косвенно доказывается фак­тором различной интенсивности турбулентной диффузии в разных направлениях.

Отмеченные приближения, которые применяют при решении практических задач шахтной газовой динамики, в настоящее время не имеют оценки. Применительно к условиям диффузии в призем­ном слое атмосферы погрешности незначительны (в некоторых случаях они составляют 15-20 %). Однако степень анизотропности шахтных вентиляционных потоков значительно выше атмосфер­ных, что может привести к необходимости учета факта несиммет­ричности тензора диффузии.

Второй способопределения коэффициента турбулентной диффузии основан на использовании теории Прандтля о пути перемешивания, согласно которой компоненты потока газа можно определять как сумму трех слагаемых:

image773. (6.21)

Из выражения image773следует, что коэффициент турбулентной диффузии является тензором второго ранга

image777(6.22)

В случае плоского потока ( image783) коэффициент турбу­лентной диффузии в поперечном к основному движению направ­лении определяется из выражения (6.21):

image785,

image787.

В случае изотропной турбулентности можно принять Lcx = Lсу, что приводит к равенству

image789, (6.23)

т.е. в этом частном случае коэффициент турбулентной диффузии является скаляром.

Если в уравнении (6.23) vn выразить по Прандтлю через путь перемешивания для импульса L, то для плоского потока получим вы­ражение

image791, (6.24)

где image793среднее квадратичное значение vп

image795;

а1 коэффициент пропорциональности между un и vп. Если принять, что

image797. (6.26)

Величина image799для случая диффузии газа является аналогом пути перемешивания для импульса по Карману [21] (не тождественному прандтлевскому пути перемешивания).

Из уравнения image791видно, что, имея какие-либо гипотезы отно­сительно величин lС( image799), можно, измеряя image802в потоке, опреде­лить коэффициент турбулентной диффузии. Наиболее простым до­пущением является отождествление lс путем перемешивания для импульса l; во многих случаях такое приближение дает вполне удовлетворительные результаты.

Следующим шагом в этом направлении является принятие пропорциональности между lс и l; значение коэффициента пропор­циональности между ними зависит от свойств диффундирующего газа, разности содержаний газа в диффундирующем объеме и в среде. По имеющимся сведениям, этот коэффициент больше 1; для азота он равен

image804, для гелия

image806. Имеются попытки оце­нить lс через l и критерий Ричардсона, характеризующий затуха­ние турбулентности под действием объемных (гравитационных) сил при диффузии активного газа.

Наконец, третий способ определения коэффициента турбулент­ной диффузии основан на представлении процесса диффузии как случайного движения жидких частиц, первоначально сконцентри­рованных в некоторой области. Бэтчелор показал, что и в этом слу­чае коэффициент турбулентной диффузии является тензором вто­рого ранга. Запись его (для случая однородной турбулентности), однако, имеет иной вид:

image808,

Представление коэффициента турбулентной диффузии в виде тензора имеет в основном теоретическое значение. В настоящее время практически ничего неизвестно о недиагональных компо­нентах этого тензора. Изученные в какой-либо степени компоненты тензора диффузии — это диагональные компоненты Dтxx,Dт,Dтzz, которые в дальнейшем и будут рассматриваться. Для простоты на­писания обозначим Dтxx = Dтхи т.д.

Данные о коэффициентах турбулентной диффузии в горных вы­работках немногочисленны, что в значительной степени объясня­ется техническими трудностями их измерений. Имеющиеся сведе­ния частично основываются на данных о коэффициенте турбулент­ного обмена для импульса и предположении о пропорциональности ему коэффициента турбулентной диффузии [24].

К.М. Тумаковой были установлены автомодельность попереч­ных составляющих относительного коэффициента турбулентной диффузии:

image810

В ряде случаев хорошие результаты получаются, если использо­вать средние по высоте (ширине) выработки значения коэффициен­тов турбулентной диффузии.

Коэффициент турбулентной диффузии может быть рассчитан по характеристике рассеивания газа. Для случая однородной и изо­тропной турбулентности в равномерном потоке воздуха (без гради­ента скорости) распределение содержания газа в газовом факеле за источником газовыделения описывается гауссовой кривой ошибок:

image818, (6.27)

Если в формуле (6.27) с выразить как часть сmах, то из нее можно определить Dт. Например, полагая с = сmах/2, получим

Dт= image820, (6.28)

где image822 расстояние от оси газового факела до точки в его попе­речном сечении, в которой с = сmах/2.

Все величины в уравнении (6.27) поддаются прямому измере­нию: и и х измеряют непосредственно на месте эксперимента, image822 по графику зависимости с(у), построенному на основании измерения содержания на расстоянии от источника, равном х.

Поскольку выражение (6.27) справедливо лишь для однородной и изотропной турбулентности, то в силу равенства (6.20) по нему определяют диагональные члены тензора коэффициентов диффу­зии, не зависящие от координат.

Известно, что турбулентность шахтных вентиляционных пото­ков неизотропна; ее можно считать однородной лишь в направле­нии основного течения (при неизменных форме сечения, шерохо­ватости стен и расходе воздуха). Поэтому для шахтных условий выражение (65.28) дает, во-первых, неточные значения Dти, во-вторых, лишь некоторые средние значения поперечной компонен­ты тензора Dтy. Погрешности будут возрастать по мере приближения источника газа от оси потока к стенке, так как при этом источ­ник попадает в области все большего градиента скорости, т.е. все большей анизотропии турбулентности.

image825

image829

Значения компоненты Dтy·10 3 (м 2 /с), полученные для некоторых видов выработок, приведены ниже:

модель штрекообразной выработки, площадь поперечного сечения13,4×14,2 см, средняя скорость воздушной струи 0,25 м/с. 1,1

скорость воздушной струи 0,5-1,2 м/с. 2,4÷4,1

Для расчета продольных Dтx и поперечных Dтy компонент коэффициента турбулентной диффузии метана в воздухе можно использовать приведенные ниже формулы.

Для штрекообразных выработок

image833; (6.29)

image835, (6.30)

где image837, а число Рейнольдса не рассчитывается по image839.

Для элемента S (м 2 ) поперечного сечения штрекообразной выра­ботки при средней скорости по площади элемента и’ср (м/с):

image841. (6.31)

Для круглых гладких и шероховатых труб

image843, (6.32)

Для широкого прямого канала

image845. (6.33)

Для диффузии углекислого газа в воздухе

image847, (6.34)

В формулах (6.29)-(6.33) использованы следующие обозначения:

Н- высота выработки, м;

image812— динамическая скорость, м/с;

В 1951 г. В.Н. Воронин показал, что при движении газового об­лака по выработке его продольная деформация определяется про­филем скоростей. В 1953 г. Дж. Тэйлор опубликовал решение зада­чи продольной турбулентной диффузии примеси от мгновенного источника в круглой трубе. Им было показано, что продольное рас­сеивание примеси, вызываемое градиентом скорости, существенно больше, чем рассеивание, вызываемое турбулентными пульсация­ми скорости. Дж. Тэйлор предложил оценивать суммарный эффект продольного рассеивания примеси относительно плоскости, дви­жущейся со средней скоростью потока, коэффициентом, который получил название эффективного коэффициента диффузии DЭ:

Газовый поток, вызываемый градиентной диффузией, определя­ется выражением

image852, (6.36)

где image854, image856 отклонения соответственно содержания и скорости потока в точке от их средних по поперечному сечению значений;

image858;

image860;

Коэффициент Dэ может быть определен в точке или быть усред­ненным.

Исследования С.П. Грекова и А.Е. Калюсского позволили полу­чить следующее выражение для эффективного коэффициента диф­фузии штрекообразной выработки:

image864; (6.37)

image866. (6.38)

К.Ю. Лайгна и Э.А. Поттер в своих последних работах* дают следующее выражение для среднего по поперечному сечению эф­фективного коэффициента диффузии:

image868, (6.39)

где image870, а число Рейнольдса рассчитывают по image839. Зна­чение Dэ можно определить также по графикам, представленным на рис. 6.3.

image873

Рис. 6.3. Графики к определению эффективного коэффициента турбулентной диффузии

Расчеты по приведенным формулам и графикам дают значения Dэ, порядка нескольких м 2 /с.

Дж. Тэйлор и К.Ю. Лайгна, исследуя влияние изогнутости кана­ла на коэффициент диффузии, сделали вывод, что этот фактор мо­жет увеличивать Dэ до двух раз.

Для изучения газодинамических процессов при действии сво­бодных струй В.Н. Воронин применил коэффициент турбулентной диффузии kт, определив его как отношение среднего содержания газа в поперечном сечении ядра постоянной массы свободной струи сяк среднему содержанию на ее границе сгр:

image875. (6.40)

Значения kт зависят от условий распространения свободной струи и изменяются от 0,3 до 0,9.

Основываясь на подобии полей скоростей и содержаний в ядре постоянной массы свободной струи, В.Н. Воронин получил следующие выражения для коэффициента турбулентной диффузии чистых (не содержащих газа в начальном сечении) свободных струй:

для основного участка круглой струи

для основного участка плоской струи

В приведенных формулах

image877(6.43)

image879, (6.44)

image881; (6.45)

Значения коэффициентов турбулентной диффузии, рассчитан­ные по приведенным формулам, даны на рис. 6.4.

Приведенные выражения справедливы для свободных струй в неограниченном пространстве. В условиях горных выработок свободные струи часто распространяются в ограниченных объемах, при этом воздухообмен между струей и окружающим воздухом определяется не только структурой струи, но и структурой воздушных потоков в окружающей ее среде, которая в свою очередь зависит от геометрии ограничивающих поверхностей и их шероховатости и в общем случае отлична от таковой в неограниченных объемах. В результате коэффициенты турбулентной диффузии струй в ограниченных пространствах отличаются от таковых в неограни­ченных пространствах. Впервые это было отмечено Ю.М. Первовым, который предложил учитывать его соответствующим измене­нием коэффициента структуры а.

image883

image885

для струи, выходящей из квадратного гладкого отверстия, при

Источник

Комфорт
Adblock
detector