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気体混合物の粘度をどのように計算しますか?

気体混合物の粘度を計算することは、個々のコンポーネントの粘度を単に平均化するよりも少し複雑です。メソッドと考慮事項の内訳は次のとおりです。

1。 ウィルケの方程式(単純な混合物に最も一般的)

* 該当する: 主にバイナリガス混合物(2つのコンポーネント)用。

* 式:

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μ_mix=σ(x_i *μ_i) /(σ(x_i *φ_ij))

`` `

どこ:

*μ_mix:混合物の粘度

* X_I:コンポーネントのモル割合i

*μ_i:成分の粘度i

*φ_ij:コンポーネントIとj間の相互作用パラメーター。通常、次の方程式を使用して計算されます。

`` `

φ_ij=[1 +(μ_i/μ_j)^0.5 *(m_j/m_i)^0.25]^2

`` `

* M_I、M_J:コンポーネントIとJの分子量

* 仮定: 理想的なガス行動、比較的低い圧力、およびコンポーネント間の限られた相互作用。

2。 Chapman-Enskog理論(より厳格)

* 該当する: より複雑な混合物とより広い範囲の条件(高圧を含む)。

* 方法: 分子間相互作用を考慮して、混合物中の分子の速度分布のボルツマン方程式を解きます。このアプローチは計算集中です。

3。 経験的相関(特定の場合)

* 該当する: 同様の混合物に対して実験データが利用可能である場合、または混合物に特定の特性(たとえば、高圧ガス)がある場合。

* 例: 同様の分子量を持つガスの混合物のヘンニングジッパー方程式。

4。 ソフトウェアパッケージ:

*さまざまなモデルと方法を利用して混合粘度を計算するいくつかの商用およびオープンソースのソフトウェアパッケージが利用可能です。例には、Aspen Plus、Chemcad、およびCanteraが含まれます。

重要な考慮事項:

* 温度依存性: ガスの粘度は温度とともに増加します。個々のコンポーネントの粘度を計算するときは、必ず正しい温度を使用してください。

* 構成: 混合物の組成は粘度に大きく影響します。各コンポーネントの相対的な割合は、全体的な粘度に影響します。

* 圧力: 低圧では、理想的なガス法則はしばしば合理的な近似です。ただし、より高い圧力では、分子間の力がより重要になり、より複雑なモデルが必要になる場合があります。

* 分子相互作用: 混合物中の分子間の相互作用の強度は、粘度に影響します。これは、極性または高反応性ガスにとって特に重要です。

要約すると、気体混合物の粘度を計算する最良の方法は、特定の条件と望ましい精度に依存します。 中程度の条件での単純な混合物の場合、ウィルケの方程式は良い出発点です。より複雑なシナリオには、計算方法または経験的相関が必要になる場合があります。

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