Введение к работе
Актуальность темы. Даннная работа посвящена изучению поведения бинарной смеси вблизи критического состояния жидкость-пар при одновремегаом наложении гравитационного поля и внешнего градиента температур. В отличие от околокритических бинарных систем в условиях термодагаэмического равновесия, для которых накоплен широкий экспериментальный и теоретический материал, поведение неравновесных систем в окрестности линии критических точек (КТ) 'находится в начальной стадии изучения как .с экспериментальной, так и с теоретической точки зрения. В данной работе впервые проведено расчетно- теоретическое исследование неравновесной бинарной смеси в окрестности линии критических точек равновесия жидкость- пар. Рассмотрена задача распределения профилей концентрации и плотности в замкнутом объеме.
Для исследования влияния различных внешних возмущений на критическое состояние бинарной смеси требуется по крайней мере количественная информация о линии критичеких точек. Для этого можно воспользоваться экспериментальными данными, а при отсутствии таковых рассчитать эту линию по уравнению состояния, например, в модели Ван- дер- Ваальса. Такой способ эффективен для "смеси изотопных компонентов, а также полезен как начальное приближение для критической линии неазеотропных смесей. Расчеты термодинамических свойств веществ в околокритическом состоянии обычно требуют большого компютерного времени, причем', в силу существенной нелинейности этих задач необходимо специально заботиться об устойчивости схемы численного расчета. В этом плане любые найденные аналитические решения важны для создания программ с устойчивыми схемами расчета.
Решенная в диссертации задача может иметь важное применение в технологии разделения' смесей. Оказалось, что наложение температурного градиента приводит к усилению известного гравитационного эффекта разделения бинарных смесей, если реализовать состояние по линии критических температур.
Целью настоящей работы является расчетно- теоретическое исследование поведения бинарной смеси в окрестности линии критических точек равновесия жидкость- пар в условиях одновременного наложения гравитационного ' поля и внешнего градиента температур, а также изучение возможности выделения практически чистых компонентов.
Научная новизна;
- впервые исследовано поведение бинарной смеси, находящейся
вблизи линии критических точек вследствие одновременного наложения
гравитационного поля и внедшего градиента температур;
впервые оценена возможность усиления разделительного эффекта, вызванного полем гравитации, за счет определенного внешнего градиента температур;
для смесей изотопных компонентов впервые предложены оценки чистоты выделяемого вещества и высоты необходимой для разделения, а для смесей, с известным уравнением состояния, проведены численные расчеты профилей концентрации и плотности, а также указаны области конвективной'неустойчивости.
Практическая ценность работы;
показано,что при создании в ячейке режима критических изотерм на каждой высоте в поперечном сечении сосуда, возможно выделение практически чистых.компонентов смесей на ее торцах;
установлено, что для вамкнутой ячейки, торцы которой находятся при фиксированных температурах, по разделительным характеристикам можно восстановить теплопроводность смеси как функцию термодинамических параметров.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались- на Тбилисском семинаре по разделению изотопов (ИСИ 1990- 1992); Московском семинаре по фазовым переходам (МИНГ, 1990-1992); на тешюфизической конференции СНГ (Махачкала, 24-28 июля, 1992).
Структура и объем работы. Диссертация , состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитирумой литературы. Общий объем работы- 100 стр., из которых 15 составляют рисунки, 4-таблицы, ю- список цитируемой литературы (102 наименования).