Способ определения константы скорости газофазной рекомбинации диссоциированного газа

 

пп 523336

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.03.73 (21) 1891599/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.76. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 14.09.76 (51) М K÷ г 6 01N 25/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР, (53) УДК 66-94(088.8) по делам нзобретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

10. В. Яхлаков и В. Г. Воронкин (71) Заявитель (54 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КÎHCTAHTb1 CVOPOCTH

ГАЗОФАЗНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

ДИССОЦИИРОВАННОГО ГАЗА

Изобретение относится к области технической физики (физическая газовая динамика, теплообмен, химическая кинетика) .

Известен способ определения констант скорости газофазной химической рекомбинации атомов, основанный на измерении скорости прямой реакции (диссоциации), определяемой обычно по изменению параметров потока за ударными волнами (1).

Недостатком этого способа является то, что в нем непосредственно определяется не константа скорости рекомбинации, а константа скорости диссоциации, по которой искомая константа находится с использованием константы равновесия. Кроме того, этот способ позволяет определить константу скорости рекомбинации лишь при довольно высоких температурах (6000 — 12000 К), в то время как для решения многих практических задач в области теплообмена и газовой динамики при гиперзвуковом движении тел в газе очень большой интерес представляют низкие и умеренные тем пер а ту р ы (300 — 2000 К);

Ближайшим известным техническим решением является способ определения констант скорости рекомбинации, в котором для получения диссоциированного газа используются электрический разряд, ударные волны (2).

При этом измерения производят, как правило, в сильно расширяющихся потоках (струи, сопла, течения Прандтля-Майера), где в связи с уменьшением плотности газа скорость процессов рекомбинации уменьшается, вследствие чего влияние рекомбинации на измеряемые величины оказывается небольшим, что снижает точность результатов.

Целью изобретения является расширение температурного диапазона и повышение надежности и точности определения констант

10 скорости рекомбинации в этих условиях.

Поставленная цель достигается тем, что создают химически нсравновесный пограничный слой на некаталитпческой поверхности

15 зондов, помещая их в поток, например, ударной трубы, благодаря чему интенсивно охлаждают диссоциированный газ в пристеночной области пограничного слоя, сохраняя при этом высокую концентрацию атомов и обес20 печивая значительное преобладание процесса рекомбинации над диссоциацией. Составляющая теплового потока за счет рекомбинации атомов на поверхности зонда исключается путем нанесения некаталитического покрытия на

25 поверхность зонда. При этом радиусы притупления зондов г выбирают соответствующими диапазону чисел Дамкелера Г, в котором значения неравновесного теплового потока q„, заключены между равновесным О,,р и заморо30 женным g-, его предельными значениями.

523336

Чар Чюз от числа Дамкелера

Г = 2К Зсг

Формула изобретения

Составитель Б. Рзянин

Текред А. Камышникова

Редактор Н. Коляда

Корректор Л. Денискина

Заказ 1790/11 Изд. Мз 1549 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Практически это осуществляется путем предварительного расчета по известной функциональной зависимости отношения указанных выше значений теплового потока для выбранных условий обтекания, характеризуемых параметрами торможения за ударной волной перед зондом: давлением — Ро, плотностью ро и температурой То.

1 роме того, сюда входят: константа скорости рекомбинации Кг, задаваемая в ожидаемом диапазоне, число Шмидта — S, и газовая постоянная R.

Далее измеряют тепловые потоки в критической точке зондов, например, с помощью известных калориметрических датчиков электрического сопротивления и по измеренным величинам определяют константу. скорости газофазной рекомбинации.

Константа определяется путем сопоставления экспериментальных данных по тепловым потокам с их расчетными значениями, которые получаются на основе численного решения системы дифференциальных уравнений пограничного слоя с учетом неравновесных химических реакций и многокомпонентной диффузии при варировании константы скорости исследуемой реакции в ожидаемом диапазоне.

Способ позволяет повысить надежность и точность определения и расширить температурный диапазон. Например, при исследовании рекомбинации атомов азота в реакции

N+N+N N+N в области температур T(2000 К удалось уточнить значение константы

5 примерно на 2 порядка по сравнению с данными, которые ранее могли быть получены только путем экстраполяции известных результатов из области высоких температур на область низких температур, Способ определения константы скорости газофазной рекомбинации диссоциированного

15 газа, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона и повышения надежности и точности определения, создают химически неравновесный пограничный слой на некаталитической поверхности

20 помещенных в диссоциированный газ зондов с радиусами, соответствующими диапазону чисел Дамкелера, в котором значения теплового потока заключены между равновесным и замороженным его предельными значениями, измеряют тепловые потоки в критической точке и по измеренным величинам определяют константу скорости газофазной рекомбинации атомов, З0 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: (1) Byron $, J. Chem. Thys, 1966, vol 44, р.

1378. (2) Кондратьев В. Н. Константы скорости

35 газофазных реакций. Справочник, М., «Наука»,1970. (прототип) .