Техническая физика · Чепмен–Энског

Коэффициенты диффузии газов

Бинарные коэффициенты диффузии по первому приближению Чепмена–Энскога с потенциалом Леннард-Джонса 12-6, практический коэффициент газа в стандартном сухом воздухе и mixture-averaged модель для многокомпонентных смесей. База параметров — 53 компонента транспортных данных GRI-Mech 3.0 (Cantera gri30.yaml).

Бинарная диффузияГаз в воздухеМногокомпонентная смесьΩ_D: Нойфельд–Янзен–Азиз

Форма ввода

Исходные данные

Режим расчёта

СостояниеT · p

Температура

Давление

Пара веществi ↔ j

Компонент i

Компонент j

Бинарный коэффициент диффузии N2–O2

2,09·10⁻⁵м²/с

В инженерных единицах: 0,209 см²/с · T = 300 K · p = 1,013·10⁵ Па

Ход расчёта

01
Перекрёстный диаметр пары σ_ij:
$\dots$ $\dots$
Определяется непосредственно по правилу Лоренца (арифметическое среднее), без итераций.
02
Перекрёстная энергия пары ε_ij/k_B:
$\dots$ $\dots$
Определяется непосредственно по правилу Бертло (геометрическое среднее), без итераций.
03
Приведённая температура T*:
$\dots$ $\dots$
Отношение температуры к энергии взаимодействия пары; аргумент корреляции интеграла столкновений.
04
Интеграл столкновений Ω_D:
$\dots$ $\dots$
Вычисляется непосредственно подстановкой T* в корреляцию Нойфельда–Янзена–Азиза (без итераций); рекомендуемый диапазон 0,3 ≤ T* ≤ 100.
05
Коэффициент бинарной диффузии D_ij:
$\dots$ $\dots$
Расчётная форма: T в K, p в Па, M в кг/моль, σ в Å; константа включает пересчёт ангстремов.

Контроль применимости

Проверка	Для текущего расчёта	Статус
Газовая фаза	Низкоплотная фаза; приближение идеального газа при определении плотности	Допущение
Межмолекулярное взаимодействие	Потенциал Леннард-Джонса 12-6; правила смешения Лоренца–Бертло	Допущение
Полярность	Полярная поправка не требуется	Соблюдается
Корреляция Нойфельда–Янзена–Азиза	T* ∈ [2,93…2,93] при допустимых 0,3 ≤ T* ≤ 100 — соблюдается	Соблюдается
Полная система Максвелла–Стефана	Не решается (режим не является многокомпонентным)	Допущение
Термодиффузия (эффект Соре)	Не учитывается	Допущение

Допущения и метод

Разреженная газовая фаза; первое приближение Чепмена–Энскога ( Kn ≪ 1 и низкая плотность — два независимых условия).
Межмолекулярное взаимодействие — потенциал Леннард-Джонса 12-6; правила смешения Лоренца (σ) и Бертло (ε).
Интеграл столкновений Ω_D — корреляция Нойфельда–Янзена–Азиза, рекомендуемый диапазон 0,3 ≤ T* ≤ 100.
Первое приближение даёт симметричный коэффициент: D_ij = D_ji; зависимость D ∝ T^(3/2)/p.
Сухой воздух — псевдосостав NIST REFPROP: N₂ 78,12 % · O₂ 20,96 % · Ar 0,92 % (мольные доли), без влажности.
Полярные вещества (H₂O, NH₃ и др.): расчёт выполняется, но без поправки на дипольный момент — только предупреждение.
Результат справочный: для проектных решений верифицируйте по экспериментальным данным и актуальным справочникам.

Результат зависит от корректности введённых данных. Сервис не проверяет исходные данные и не заменяет экспертизу или официальные документы. Ответственность за применение результата несёт пользователь. Подробнее — в дисклеймере.

За пределами типовых сервисов

Нужен расчёт сложнее?

Задачи, выходящие за рамки типовых сервисов — CFD-моделирование, нестационарная теплофизика, экспертиза, нестандартные расчёты — выполняются на индивидуальных условиях. Результат сопровождается полным расчётным обоснованием и отчётом.

Обсудить задачу Об услугах