Page 160 - konishipaper

4
t=2.0sec
F
¥
1 1
よO B [ ¥ ¥ ¥ 0. 4 ¥ ¥
¥ 0.2卜 ¥¥¥
¥¥
OI。 L.o・-・』・~「、『、斗ー-、i.: 5 10 15 20
液体燃料表面上の非定常蒸気濃度分布の計算
0.8~\
80.05X293'" 760/ 可 制式に P=latmを代入すると p=15.23mHgとなるの
・、町-ー一=
・・ 、.・一.
宇
・-ー
図10
司ー・‘・、旬・・
Width[m] 一5
PO=Pe=0.021X760=15.2mHg
74.6 (~15.2\ιA
一ー
2
ι
¥
25 y[m]
40 図 9 高さ方向濃度分布(容器幅20m)
するから，圧力をかけないときに液体と平衡状態に あった蒸気の自由エネルギーは，圧力をかけられた液 体の自由エネルギーよりも小さくなる.従って，蒸気 が，圧力をかけられた液体と同じ自由エネルギーを持 つためには，蒸気の圧力も増加しなければならない. 図10より，液体と蒸気の自由エネルギーの増加分が等 しく，即ちの条件が成立する.液体の自由エネルギ一 変化は，
(297.0K) (30K)
ヵ。
ここで， V1は 液 体 の 体 積 ， POは 圧 力 を か け る 前 の 圧 力， Pは圧力をかけた後の圧力である.
6G1= J: :V 1
3 Jcol=2.79X101¥
3.89[g/cnf.sec]
dP=V(p-Po) 1
液体蒸気の自由エネルギー変化は， ムGg= t~Vgdp=RTloge-?
従 っ て ， 凝 縮 係 数 を 0.2とすれば， Jcod=Jevp=O.2X3.89=0.78[g/cnfsecJ 一方，界面における蒸気の拡散流束は，一次元の非
-Pe
ここで， Rはガス定数， Peは圧力をかける前の蒸気
-JJ
2 az
(2)
圧， Pは圧力をかけた後の蒸気圧である.従って，仰 と 闘 を 等 式 に お く と ，
初期条件 (ca)t=o=O atalposition 境 界 条 件 (ca) z= 0= CaO t>0
(c a ) z = ∞ = 0 t > O を初期，境界条件の下で解くと解は，
1ogeP=1ogePe+ヱ~(p-Po) (19)
RT
巴巴t!.
(19)式を n-プロパノールに適用すると，
山，t)=川1-erd{)~ )/ (23)
M 60
V}=一 一 一 = 一 一 一 =74.6[cnUmol]
， 界面における拡散流束は，
P20"C 0.84
- .10 ーー .20 ー.40
10ιp=log，15.2+~~ ~;::~^" IP一 一 一 一l 凶
30 35
(18)
定常拡散方程式
δca _ n a2Ca
δt
。ビ1" "~ot!~~.~.
で，
外圧に対する液体の蒸気圧の変化は一気圧程度なら ば無視できる.なお，メタノールについて同様の計算 をすると 0.15%になる.
4. 2 界面が平衡に達する時間 最近の分子運動力学より，蒸発・凝縮現象は，次の
ように示されている.界面に衝突する分子は，液体に 凝縮するもの，界面で反射するもの，界面に衝突して 他の分子を追い出す粒子交換，および，蒸発に分類さ れる.メタノール蒸気の凝縮係数の測定値と計算値 3) は
式より
J出=JL~ [非/CnfsecJ (21a)
COll
(21b)
ここで， Mは分子量， Pは蒸気圧である.上式をメタ ノールに適用すると
P30K=0.25X101.3=22.79kPa，M=32[g/molJ 31 32XlQ-3
υ15.20
ぞ旦 15.23-15.2~=O.川 %J
実 験 0.15~0.18
計算 0.1 ~0.3
であるある.
一方，液面に衝突する蒸気分子は， Hertz-Knudsen
J2πMRT
vL
2JDt J J
0 _ ~Ú~'~~V 9f¥f¥ V2πX8.31X300
~ ~"~
111!l;iilli-bell:llil- -』--t
自由エネルギー G
pu 凸」 QJ】
2m 円U J/
ub
一示 I 一 一 DHU -M一π 一一ハリム
p 一