|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Газопроницаемость |
 | |
Анимация
0
Описание
Газы способны проходить через перегородку из твердого или жидкого вещества. Этот эффект называется газопроницаемостью. Газопроницаемость зависит: 1) от химического состава газа, 2) материала перегородки и 3) от температуры перегородки. Химический состав газа определяет размеры молекул газа, чем они крупнее, тем меньше газопроницаемость; поэтому наибольшей газопроницаемостью обладает атомарный водород. Газопроницаемость определяется и размерами промежутков между атомами в материале перегородки, чем они больше, тем выше газопроницаемость. Поток газа через стенку определяетс обычным законом диффузии Фика:
W = -DSСn = -DS(Dn /d).
Здесь D - обычный коэффициент диффузии, называемый применительно к диффузии газа в конденсированной среде газопроницаемостью. По смыслу это количество газовых молекул, прошедших через единицу площади стенки S за единицу времени при единичном перепаде концентрации газа n на сеунке единичной толщины d.
При увеличении температуры перегородки газопроницаемость сильно возрастает, поскольку при этом возрастает скорость диффузии в жидких и твердых веществах. Это обусловлено тем, что в конденсированной среде диффузия имеет активационный характер, то есть представляет собой последовательность скачков между достаточно глубокими потенциальными ямами (вакансиями). При этом основное время затрачиваеися на “cидение в яме”, так что скорость процеса лимитирована вероятностью преодоления соответствеющего потенциального барьера. А эта вероятность весьма резко (по Аррениусовскому закону) увеличивается с ростом температуры.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Получение легко размалываемого порошка сплавов для производства постоянных магнитов на основе сплавов Fe-Nd-B. Для этого сплав выдерживают в течение 1 часа при температуре на 200 °С в камере при давлении водорода порядка 1 атм. При этом сплав Fe-Nd-B, обладающий хорошей газопроницаемостью для водорода насыщается водородом и становится более хрупким, что необходимо для ускорения последующего его размола в мельницах. При последующих термообработках водород сам собой удаляется из размолотого порошка сплава.
Улучшение механической прочности поверхностных слоев деталей машин из специальных легированных сталей за счет насыщения поверхности деталей азотом и последующего проведения термообработки, при которой в поверхностном слое детали формируются выделения азотосодержащих упрочняющих фаз.
Реализации эффекта
Эффект газопроницаемости можно наблюдать на примере очистки водорода от примесей. Известно, что газопроницаемость палладия при температуре порядка 700 К очень высокая для водорода и очень низкая для остальных газов. Поэтому подвергаемый очистке водород пропускают через нагретую до 700 - 800 К мембрану (см. рис. 1).
Схема очистки водорода от примесей при помощи палладиевого фильтра
Рис. 1
Мембрана как правило цилиндрической формы 1 делит сосуд 2 на две части: внутреннюю 3 и внешнюю 4. Во внутреннюю часть подается подвергаемый очистке водород, а со стороны внешней собирается очищенный водород. Мембрана нагревается с помощью электрического нагревателя 5. Для работы устройства необходимо, чтобы давление в неочищенном водороде было выше, чем в очищенном.
Литература
1. Материаловедение / Под. ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение, 1986.- С.8-32.
2. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела.- М.: Наука, 1978.- С.790.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
