Cantera-tarkvara teoreetilised alused

2.4. Difusiooni koefitsient

Difusioon on protsess, mille käigus osakesed liiguvad kõrgema kontsentratsiooniga piirkonnast madalama kontsentratsiooniga piirkonda, kuni kontsentratsioon ühtlustub. See toimub osakeste juhusliku termilise liikumise tulemusena ning on aineülekande üks olulisemaid põhiprotsesse gaasides, vedelikes ja isegi tahketes materjalides.

Difusioonikoefitsient on füüsikaline konstant, mis iseloomustab, kui kiiresti osakesed teatud keskkonnas difundeeruvad. Selle väärtus sõltub mitmest tegurist, sh: molekuli suurus, molekulidevahelised vastasmõjud, hajutava keskkonna omadused, temperatuur ja rõhk.

Eristatakse kahte liiki difusiooni:

Enesedifusioon – üksikute molekulide liikumine läbi sama aine molekulikihi (nt O₂ molekulid difundeeruvad läbi O₂ gaasi).

Interdifusioon – erinevate ainete või komponentide vastastikune difusioon segus (nt O₂ ja N₂ liikumine õhus).

Alljärgnevad tabelid toovad näiteid difusioonikoefitsientidest erinevates gaasisüsteemides (vt tabel 1 ja tabel 2).

Tabel 1. Enesedifusioon Da. Keskkonnatemperatuur 237 K, rõhk 0.1 MPa

Gaas	DA, cm2/s	Gaas	DA, cm2/s	Gaas	DA, cm2/s
H2	1.604	O2	0.192	H2O	0.276
He	1.386	N2	0.155	CH4	0.188
Ar	0.157	CO2	0.106	NH3	0.192

Tabel 2. Interdifusiooni koefitsient

Gaas (A)	Gaas (B)	P, mmH2O	T, K	DAB, cm2/s
H2	He	760	298	1.64
Ar	He	751	288	0.703
N2	CO2	760	288	0.158
H2O	õhk	760	273	0.219
H2	N2	760	288	0.743
H2O	CO2	760	273	0.146