МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 25

3/2 г M1 , M2 = ‘ – <51)

¦ > ¦’¦¦• v

Таблица S. Коэффициент диффузии газов D12,

См2/с (числитель), и длина свободного пробега молекул Л, см

(знаменатель), в бинарных газовых смесях (р = 98 кПа)

{, 0C

СЮ + N2

H2 + N2

H2 + H2O

СО + CO2

SOO 700 900 1100

1,09/2,64 1,65/3,58 2,30/4,52 3,05/5,53

3,68/3,34 5,51/4,44 7,64/5,62 10,06/6,84

4,64/3,57 6,91/4,76 9,58/6,01 12,62/7,32

0,95/2,63 1,51/3,71 2,20/4,91 3,01/6,22

54

ГДе T — температура, р — давление, M1 и M2- молярные массы газов 1 и 2; C1 и C2- диаметры молекул газов 1 и 2, нм; к — коэффициент, зависящий от размерности величин.

При постоянной температуре коэффициент диффузии изме­няется обратно пропорционально общему давлению смеси или сумме концентраций компонентов смеси. Рост температуры вызывает увеличение коэффициента диффузии пропорционально t в степени 3/2 (при постоянном давлении) или t в степени 1/2 (при постоянном количестве газа в единице объема). Замеры показывают, что в реальных смесях при постоянном давлении коэффициент диффузии пропорционален tm, где т = 1,5-5-2,0.

Кроме того, при движении газа, обтекающего частицы же­лезорудного материала, происходит конвективная диффузия. которая обусловлена разной плотностью в отдельных участ­ках системы. Такая диффузия наблюдается только в подвиж­ной среде. Для нее скорость значительно зависит от харак­тера движения потока, которое может быть ламинарным и турбулентным.

При ламинарном режиме отдельные струи газа перемещают­ся параллельно твердой поверхности, и перенос диффунди­рующего вещества из среды к поверхности твердого тела и обратно (перпендикулярно потоку газа) осуществляется мо­лярной диффузией. Турбулентный режим характеризуется бес­порядочным движением небольших макрообъемов газа, ско­рость которых непрерывно меняется по величине и направле­нию. Концентрация вещества в объеме в результате переме­шивания сравнительно быстро выравнивается, но у твердой поверхности всегда имеется малоподвижный тонкий слой, где сохраняются ламинарный режим и градиент концентрации га­за. Этот пограничный или диффузионный слой создает наи­большее сопротивление переносу газа, так как в нем про­текает сравнительно медленная молекулярная диффузия. Сле­довательно, перенос определяется переходом газа через эту пленку, а наблюдаемая скорость диффузии (или диффузионный поток I) уравнением

1 -D(C1-C2)ZJ. . ‘ (52)

Уравнение (52) получают из выражения (5) при условии, 4^o толщина пограничного слоя /, концентрации на границах

55

Пограничного слоя являются постоянными и равными C1 и с а количество газа, входящего и выходящего из пограничного слоя, постоянно. В этом случае концентрация газа в погра. ничном слое меняется от C1 до C2 линейно.