В узких порах потенциал поверхностных сил оказывает существенное влияние на подвижность молекул и их распределение по сечению поры. В них все транспортные характеристики адсорбата отличаются от значений в объемах паровой и жидкой фаз. К числу наиболее важных динамических характеристик принадлежит коэффициент сдвиговой вязкости. Следует также отметить, что использование в узких порах уравнения Навье-Стокса не обосновано и необходимо применять кинетические уравнения процессов переноса в конденсированных фазах. В работах [10, 11] был предложен новый молекулярный подход для описания течений в узких порах при изменении плотности и температуры флюидов в широких диапазонах. Он основан на использовании простейшей молекулярной модели конденсированных фаз - модели решеточного газа, которая учитывает собственный объем молекул и их взаимодействие между собой [12, 13] и может применяться в широких диапазонах изменения концентраций флюида (от газообразного до жидкого состояния) и температур, включая критическую область, что позволяет рассматривать динамику течения флюида при наличии капиллярной конденсации. При построении замкнутых выражений для уравнений и коэффициентов переноса использовалось квазихимическое приближение, учитывающее межмолекулярные взаимодействия и сохраняющее эффекты корреляции ближнего порядка. Результаты расчета равновесных характеристик пористых систем на основе модели решеточного газа хорошо согласуются с полученными с помощью практически точных методов Монте-Карло и молекулярной динамики [14-16].
Микрогидродинамические уравнения [10, 11] записываются для каждой ячейки, имеющей величину порядка размера молекулы рассматриваемой области. Они имеют дискретный вид, который по форме совпадает с "обычной" разностной формой записи дифференциальных уравнений Навье-Стокса. Полученная структура уравнений [10, 11] позволяет использовать разработанные ранее методы решения задач гидродинамики, причем коэффициенты переноса зависят от локальных значений плотности и температуры.
В данной работе теоретически исследованы концентрационные зависимости коэффициентов сдвиговой вязкости молекул в широкой области заполнений пор (от разреженного газа до жидкого состояния) при различных потенциалах взаимодействия молекула-стенка щелевидной поры. Обсуждается также молекулярная интерпретация выражения для коэффициента трения скольжения вблизи стенки поры.
Исходной информацией в подходе [10, 11] служат потенциалы взаимодействий между молекулами адсорбата и между адсорбатом и стенками адсорбента. Потенциал взаимодействия адсорбата с однородными стенками щелевидной поры шириной Н монослоев представляется в виде совокупности дискретных величин Qq. Энергия связи для атома аргона в слое q вычислялась как Qq= U(q) + U(H - q + 1), U(q) = ea/q3 соответствует потенциалу типа Ми [3-9]. Взаимодействие между атомами аргона моделировалось потенциалом Леннард-Джонса. В расчетах принималось, что Qi = Qh = 9.24e, Q2 = Qh-\ - Q1/8, остальные Qq = 0, что соответствует энергетике атомов аргона в углеродной поре при е = 1.0 кДж/моль [17]. По объемным данным [18, 19] о концентрационной зависимости коэффициента сжимаемости величина е была определена как £ = ео(1 - deQ)({ + щТ), где Ео = 153.5 кал-моль"1, de = 0.477 [20, 21]. Второй сомножитель функции учитывает вклады тройных взаимодействий между ближайшими соседними молекулами [12], которые модифицируют парный потенциал взаимодействия. Параметр щ (-0.002) учитывает температурную зависимость е. Ниже используются оба варианта для £.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.