使用动力学理论方法计算导热率

动力学理论方法使用运动学理论计算单个气体组分的导热率。

导热率的动力学理论方法可用于单组分和多组分气体：

  • 对于单组分气体，动力学理论方法在气体 > [气体] > 材料属性 > 导热率节点下可用。
  • 对于多组分气体，当您在多组分气体 > 材料属性 > 导热率节点下选择 Mathur-Saxena 平均方法时，动力学理论方法变为在每个气体组分的多组分气体 > 气体组分 > [气体] > 材料属性 > 导热率节点下可用。

使用此方法时，将显示每个气体组分的以下属性节点：

  • 偶极矩 - 测量分子共价键的极性（始终以德拜为单位）
  • 兰内 - 琼斯特征长度 - 碰撞直径（始终以埃为单位）
  • 兰内 - 琼斯能 - 吸引势能（以 J/kmol 为单位）
  • 旋转 - 旋转松弛碰撞数（无量纲）
  • 分子类型 - 描述分子结构；可以为以下之一：
    • 0：原子
    • 1：线性分子
    • 2：非线性分子

这些属性只有一种可用计算方法：常数。这些值用于按照动力学理论方法计算单个气体组分的导热率。



使用动力学理论方法计算导热率

单组分气体或多组分气体的各个组分的导热率计算方法如下：

图 1. EQUATION_DISPLAY
λ i = μ i M i ( f t r a n s C v , t r a n s + f r o t C v , r o t + f v i b C v , v i b )
(147)

其中：

图 2. EQUATION_DISPLAY
f t r a n s = 5 2 [ 1 - 2 π C v , r o t C v , t r a n s A B ]
(148)
图 3. EQUATION_DISPLAY
f r o t = ρ D i i μ i [ 1 + 2 π A B ]
(149)
图 4. EQUATION_DISPLAY
f v i b = ρ D i i μ i
(150)
图 5. EQUATION_DISPLAY
A = 5 2 - ρ D i i μ i
(151)
图 6. EQUATION_DISPLAY
B = z r o t + 2 π ( 5 3 C v , r o t R u + ρ D i i μ i )
(152)
图 7. EQUATION_DISPLAY
C v , t r a n s = 3 2 R u
(153)
图 8. EQUATION_DISPLAY
z r o t = z r o t ( 298 ) F ( 298 ) F ( T )
(154)
图 9. EQUATION_DISPLAY
F ( T ) = 1 + π 3 / 2 2 ( ε / k T ) 1 / 2 + ( π 2 4 + 2 ) ε / k T + π 3 / 2 ( ε / k T ) 3 / 2
(155)

和 z r o t ( 298 ) 为组分传输属性中定义的 298 K 下旋转碰撞数的值。

对于线性分子：

图 10. EQUATION_DISPLAY
C v , r o t = R u
(156)
图 11. EQUATION_DISPLAY
C v , v i b = C v - 5 2 R u
(157)
  • λ i 为组分 i 的导热率。
  • μ i 为组分 i 的粘度， μ i = μ i ( T ) 。
  • M i 为组分 i 的分子量。
  • C v 为恒定体积下组分的摩尔比热。
  • R u 为通用气体常数。
  • ε 为兰内 - 琼斯能。
  • k 为玻尔兹曼常数 = 1.3806503 × 10 − 23 m2 kg s-2 K-1。

对于单组分气体， i 只有一个值。