11.13. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТЕЧЕНИИ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ

Если в рассматриваемом диапазоне температур возможны процессы диссоциации или ассоциации молекул теплоносителя, то возникает проблема, примыкающая к задачам о температурном факторе и теплообмене при фазовых переходах.

При этом необходимо учитывать как изменения фактических свойств среды с изменением структуры молекул, так и теплоту реакции и время релаксации.

Рис. 11.19. Изменение относительных концентраций компонентов смеси в зависимости от температуры и времени пребывания газа в канале

Теплота реакции в данном случае может быть учтена введением эффективной теплоемкости системы. Насколько сложна возникающая ситуация, видно на примере расчетов состояния системы, исходным продуктом которой является четырехокись азота (рис. 11.19).

Рис. 11.20. Распределение температуры стенки и газа по длине трубы при II стадии реакции диссоциации при времени пребывания газа в трубе 0.017 с (а) и 0,03 с (б): 1 — температура стенки; 2 — температура газа, рассчитанная с учетом химического неравновесия: 3 — температура газа, рассчитанная по условиям химического равновесия; — экспериментальные значения температуры газа на входе и выходе из трубы

При течении диссоциирующего газа без фазовых переходов система определяющих критериев может быть составлена аналогично той, которая возникает для области фазового перехода второго рода. При этом в качестве теплоемкости при параметрах стенки принимается величина

Общий расчет теплообмена должен учитывать время пребывания элементар ного объема газа в канале и время релаксации. Как могут влиять эти на изменение температуры по каналу, видно из примера, приведенного на рис. 11.20.

Рис. 11.21. Обработка экспериментальных данных по теплообмену при нагреве системы :

Влияние неравновесности процесса на теплоотдачу диссоциирующего газа, текущего в трубе, отчетливо видно на рис. 11.21.

Детальное изложение этой проблемы имеется в работах А. К. Красина, В. Б. Нестеренко, Б. С. Петухова, А. И. Девойно и др.