¿Cómo se puede estimar la conductividad térmica de una mezcla de gases binarios?

Question

Recientemente, estoy buscando un método simple pero relativamente preciso para estimar la conductividad térmica de una mezcla de gases binarios, digamos vapor de etanol + nitrógeno. Asumo la mezcla como un gas ideal.

Se conocen la fracción molar y las conductividades térmicas de los componentes. Los parámetros para un ensayo son: fracción molar de vapor de etanol: $x_A=0.2$ La conductividad térmica del vapor de etanol y del nitrógeno son $k_A=0.016\ \mathrm{W/(m\,K)}$ , $k_B=0.026\ \mathrm{W/(m\,K)}$ temperatura del gas de la mezcla $T=330\ \mathrm{K}$ y la presión aparente es $101\ \mathrm{kPa}$ .

Realmente espero que alguien pueda darme una pista o indicarme una referencia clásica. Gracias de antemano.

Answer 1

Estoy pensando que podrías usar la ecuación de Fourier para el flujo de calor

$$ \phi =K \frac{S\theta}{e} \,\, , $$ donde

• $\phi$ = Flujo de calor
• $K$ = Coeficiente de conductividad térmica en unidades de $kcal s^{-1}\ m^{-2}\ K^{-1} /m^{-1}$
• $S$ = Área de la sección que está tratando $m^{2}$
• $$ = Difference of temperature $ K$
• $e$ = Espesor en $m$ .

Y utilizar para la conductividad térmica resultante la fracción

$$ K_{r}=\frac{\sum K_{i}J_{i}(M_{i})^{1/3}}{\sum J_{i}(M_{i})^{1/3}} \,\, , $$ donde:

• $K_{r}$ = Conductividad térmica resultante de la humedad;
• $K_{i}$ = Conductividad térmica de cada gas;
• $j_{i}$ = Fracción molar de cada gas;
• $M_{i}$ = masa molar de cada gas.

Creo que funcionará con un 2% de desviación estándar. Si usted es capaz de leer en portugués, aquí está el enlace de mi referencia:

Referencia

Y aquí está el enlace del Libro citado por @Chester Miller.

Espero haber sido de ayuda.

Answer 2

Véase también la sección 9.3 Teoría de la conductividad térmica de los gases a baja densidad en Fenómenos de transporte de Bird, Stewart y Lightfoot.