Article · May 2022 doi: 10. 32743/UniTech

Рисунок 1. Распределения концентраций компонентов и плотности
для трехкомпонентной смеси 0,8 H
2 
+ 0,2 CO
2 
– N
2 
при Т = 298,0 К и р = 0,2 МПа.
Рисунок 2. Распределения концентраций компонентов и плотности
трехкомпонентной смеси 0,4 H
2 
+ 0,6 CO
2 
– N
2 
при Т = 298,0 К и р = 0,2 МПа. 
 
Таким образом, можно сделать вывод, что при 
небольших содержаниях CO
2 
наблюдается диффузи-
онное смешение, а при увеличении концентрации 
более тяжелого компонента смеси вероятность по-
явления неустойчивого состояния возрастает.
Для изучения влияния давления на поведение 
плотности смеси была рассмотрена система 
0,5 H
2 
+ 0,5 CO
2 
– N
2
. При проведении численного 
исследования в данном случае давление в трехком-
понентной смеси менялось от 0,2 до 1,2 МПа при 
Т = 293,0 К. Результаты расчетного исследования 
представлены в таблице 1.
Таблица 1. 
Влияние давления на плотность смеси для системы 0,5 H
2 
+ 0,5 CO
2 
– N
2
 
Давление p, 
МПа 
Плотность смеси
ρ(z
ex
), кг/м
3
 
Перепад плотности
∆ρ, кг/м
3
 
0,2 
1,8497 
0,411 
0,4 
3,6993 
0,823 
0,6 
5,549 
1,235 
0,8 
7,3987 
1,646 
1,0 
9,2484 
2,058 
1,2 
11,098 
2,469 

---

№ 5 (98)
май, 2022 г. 
30 
Как видно из таблицы 1 для возникновения не-
устойчивого диффузионного смешения необходим 
большой перепад давления. 
Кроме того, влияние длины канала на возникно-
вение конвекции в интервале давлений 0,2–1,2 МПа 
и исходных составов обнаружить не удалось. Веро-
ятно, это связано с тем, что в данных смесях недо-
статочно реализуются условия для возникновения 
неустойчивости механического равновесия или 
необходимо изучать системы с большей разницей в 
коэффициентах взаимной диффузии, или с большей 
разницей в перепадах компонентов плотностей, 
чтобы этот эффект проявился. 
Заключение 
Таким образом, проведенные численные иссле-
дования показали, что диффузионное смешение в 
трехкомпонентных смесях, содержащих двуокись 
углерода, характеризуется возникновением нели-
нейного распределения концентрации и плотности 
компонентов по длине диффузионного канала. 
Смена режима течений диффузия-конвекция, а 
также возникновение конвективных течений обу-
словлены исходным содержанием тяжелого компо-
нента в трехкомпонентной газовой смеси, большим 
перепадом давлений, и инверсией плотности смеси.