Теплопроводность газовых смесей
Теплопроводность смеси водород-углекислый газ (H2-CO2)
В таблице указаны значения теплопроводности газовой смеси водород-углекислый газ в зависимости от температуры и объемной концентрации водорода. Теплопроводность смеси представлена при атмосферном давлении в размерности 10-4·Вт/(м·град). Рассмотрена газовая смесь, содержащая от 0 до 100% объемных долей водорода при температуре 0, 25 и 620°С.
При нулевой концентрации водорода в смеси она полностью состоит из углекислого газа и имеет теплопроводность, например при 0°С, равную 0,01507 Вт/(м·град). При концентрации водорода 100% газовая смесь представляет собой водород с теплопроводностью, например при 25°С 0,1831 Вт/(м·град).
По данным таблицы видно, что теплопроводность смеси увеличивается при росте объемной концентрации в ней водорода. Водород имеет большую теплопроводность, чем углекислый газ. Известно, что теплопроводность газовой смеси определяется теплопроводностью ее компонентов, пропорционально их долям в смеси. Таким образом, чем больше содержится в ней CO2, тем меньше общая теплопроводность смеси.
При нагревании смеси водород-углекислый газ ее теплопроводность увеличивается. Так, при 620°С смесь, содержащая 56% водорода по объему, имеет теплопроводность 0,2035 Вт/(м·град), что почти в четыре раза больше теплопроводности смеси той же концентрации при температуре 0°С.
Теплопроводность смеси водород-угарный газ (H2-CO)
В таблице представлена теплопроводность газовой смеси водород-угарный газ при атмосферном давлении и температуре 0°С. Если содержание водорода в смеси равно нулю, то можно узнать теплопроводность угарного газа — при данной температуре она равна 0,02222 Вт/(м·град). Следует отметить, что при увеличении концентрации водорода в смеси, ее теплопроводность увеличивается.
Теплопроводность смеси водород-азот (H2-N2)
Приведены значения теплопроводности смеси водород-азот при атмосферном давлении и температуре 0°С. Видно, что теплопроводность азота при этой температуре равна 0,02303 Вт/(м·град).
Теплопроводность смеси водород-аргон (H2-Ar)
Теплопроводность газовой смеси, состоящей из водорода и аргона указана в таблице в зависимости от объемного содержания водорода в смеси при атмосферном давлении и температуре 0°С. Следует отметить, что при увеличении содержания в смеси водорода, ее теплопроводность растет. Интересно отметить, что теплопроводность аргона в 10 раз меньше теплопроводности водорода.
Теплопроводность смеси водород-этилен (H2-C2H4)
Газовая смесь, состоящая из водорода и этилена, имеет теплопроводность, значения которой указаны в таблице при температуре 25°С и нормальном атмосферном давлении (1 бар). При увеличении концентрации этилена в смеси, ее теплопроводность снижается.
Теплопроводность смеси водород-дейтерий (H2-D2)
Представлена таблица теплопроводности газовой смеси, содержащей только водород и тяжелый водород (дейтерий). Значения теплопроводности указаны при температуре смеси 0°С и атмосферном давлении. Следует отметить, что теплопроводность дейтерия немного ниже теплопроводности водорода и составляет величину при нуле градусов Цельсия, равную 0,129 Вт/(м·град).
Теплопроводность смеси водород-кислород (H2-O2)
Теплопроводности газовой смеси водород-кислород дана в таблице при температуре 0°С и давлении 1 бар. Увеличение концентрации кислорода в смеси приводит к падению ее теплопроводности. Следует отметить, что теплопроводность кислорода почти в 6,5 раз меньше теплопроводности водорода в равных температурных условиях.
Теплопроводность смеси водород-оксид азота (H2-N2O)
Смесь закиси азота и водорода имеет теплопроводность, которая определяется концентрациями входящих в нее компонентов. Теплопроводность этой смеси дана в таблице при давлении атмосферы с температурой 0°С. Как видно по данным таблицы, теплопроводность этой газовой смеси при увеличении содержания оксида азота уменьшается, поскольку его теплопроводность почти в десять раз ниже теплопроводности водорода.
Теплопроводность смеси угарный газ-аммиак (CO-NH3)
Значения теплопроводности газовой смеси угарный газ-аммиак приведены в таблице в зависимости от объемного содержания аммиака в смеси в диапазоне от 0 до 100%. Значения даны при температуре 22°С и давлении 1 бар. Видно, что теплопроводность аммиака ниже, чем угарного газа, поэтому чем больше в смеси аммиака, тем менее теплопроводной она становится.
Теплопроводность смеси азот-аргон (N2-Ar)
Теплопроводности газовой смеси азот-аргон дана в зависимости от содержания в ней азота. Давление смеси атмосферное, ее температура 0°С. Теплопроводность азота выше, чем аргона, поэтому при росте количества азота в смеси растет и ее теплопроводность.
Теплопроводность смеси азот-углекислый газ (N2-CO2)
Теплопроводность смеси азота и углекислого газа указана в таблице при температуре от 369 до 774°С и давлении 1 бар. Концентрация углекислого газа в смеси (в объемных процентах) составляет от 17 до 75%. При увеличении количества углекислого газа в смеси при температурах до 680°С теплопроводность смеси снижается, а при температурах выше этого значения — начинает уменьшаться. При любой концентрации азота в смеси значение ее коэффициента теплопроводности растет в процессе ее нагрева.
Теплопроводность смеси аммиак-этилен (NH3-C2H4)
В таблице приведены значения теплопроводности газовой смеси аммиак-этилен при температуре 25°С и давлении 105 Па. Значения даны в зависимости от концентрации аммиака. При ее росте теплопроводность смеси незначительно увеличивается. При отсутствии в смеси аммиака можно определить теплопроводность этилена, которая при 25°С равна 0,0221 Вт/(м·град).
Теплопроводность смеси воздух-угарный газ (CO)
Рассмотрена теплопроводность смеси воздуха и угарного газа при нормальном атмосферном давлении и температуре 18°С. Воздух и CO имеют близкие значения теплопроводности. Однако, у воздуха она немного выше и имеет значение 0,0256 Вт/(м·град) при данной температуре.
Теплопроводность смеси воздух-аммиак (NH3)
Теплопроводность газовой смеси указана в таблице при температуре 20 и 80°С при изменении концентрации аммиака от 0 до 100%. Необходимо отметить, что при увеличении температуры аммиачно-воздушной смеси и снижением в ней содержания паров аммиака, ее теплопроводность увеличивается.
Теплопроводность смеси воздух-ацетилен (C2H2)
В таблице представлены значения теплопроводности газовой смеси, состоящей из воздуха и ацетилена при температуре 20 и 65°С при нормальном давлении. Увеличение концентрации ацетилена в смеси и снижение ее температуры приводят к росту теплопроводности этой смеси. Следует отметить, что теплопроводность ацетилена равна 0,02224 и 0,027 Вт/(м·град) при указанных в таблицах температурах, соответственно.
Теплопроводность смеси воздух-метан (CH4)
Теплопроводность смеси воздуха с метаном указана при температуре 22°С при концентрации метана от 0 до 80 объемных процентов. С увеличением содержания метана в воздухе, увеличивается теплопроводность такой смеси.
Теплопроводность смеси воздух-пар H2O
Представлены значения теплопроводности влажного воздуха с содержанием водяного пара от 0 до 100% при температуре 80°С и нормальном давлении. По данным таблицы видно, что при увеличении влажности воздуха его теплопроводность сначала растет до влажности 20%, затем начинает снижаться.
Теплопроводность смеси гелий-аргон (He-Ar)
Теплопроводность смеси газов аргона и гелия дана при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении. Следует отметить, что теплопроводность гелия при этой температуре достаточно высока и имеет немного меньшую величину, чем теплопроводность водорода. Теплопроводность гелия равна 0,1405 Вт/(м·град) . Теплопроводность аргона, наоборот, — невысока, поэтому общая величина теплопроводности смеси этих газов будет тем больше, чем меньше в ней аргона.
Теплопроводность смеси гелий-ксенон (He-Xe)
В таблице даны значения теплопроводности смеси гелия и ксенона в зависимости от температуры и концентрации гелия в смеси. Теплопроводность указана в интервале температуры газовой смеси от 0 до 500°С и давлении 1 атм. По данным таблицы видно, что при увеличении содержания гелия в смеси и повышении ее температуры, происходит рост теплопроводности. Следует отметить, что теплопроводность газа ксенона довольно низкая и при температуре 0°С равна 0,0051 Вт/(м·град) .
Теплопроводность смеси водяной пар-азот (H2O-N2)
Величина теплопроводности водяного пара с добавлением газообразного азота сначала растет, а затем уменьшается по мере роста концентрации водяного пара в смеси и снижения ее температуры. Теплопроводность в таблице дана для температуры 65 и 330°С и давлении 1 атм.
Теплопроводность смеси водяной пар-углекислый газ (H2O-CO2)
Значения теплопроводности углекислого газа в зависимости от количества (в объемных процентах) добавленного водяного пара указаны в таблице при температуре 65 и 330°С. Чем больше добавляется в газовую смесь водяного пара, тем выше ее теплопроводность. Это справедливо при концентрации пара до 60%. При дальнейшем его добавлении, теплопроводность смеси уменьшается.
Источники:
1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
2. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.