Thermodynamic Analysis of the Gas Parameters Distribution under Leakage from a Closed Volume with Rigid Walls

Abstract

EN: Abstract. The work deals with the thermodynamic analysis of the parameters of the gas in a closed volume with rigid walls, during its leakage and heat exchange with the environment. Based on the first law of thermodynamics, the law of Fick and the equation of the gas state, we obtained an equation that characterizes the effect of temperature gradient on the mass gas leakage in parallel processes of leakage and heat transfer. The regularity of the leakage coefficient change, determined by the diffusion coefficient, depending on the mass-average temperature in a closed thermodynamic system, is established. The variation of the leakage coefficient for the corresponding ranges of temperature gradients are shown. The research results can be implemented in the development of techniques and technologies for monitoring the tightness of hollow products under excessive pressure of the gas medium.

UK: У роботі розглянуто термодинамічний аналіз параметрів газу в закритому об'ємі з жорсткими стінками, під час його витоку та теплообміну з навколишнім середовищем. На основі першого закону термодинаміки, закону Фіка та рівняння стану газу отримано рівняння, яке характеризує вплив градієнта температури на масовий витік газу при сумісних процесах витікання та тепловіддачі. Встановлено закономірність зміни коефіцієнта витоку, що визначається коефіцієнтом дифузії залежно від середньомасової температури в закритій термодинамічній системі. Показано зміну коефіцієнта витоку для відповідних діапазонів градієнтів температури. Результати досліджень можуть бути реалізовані при розробці методик і технологій контролю за герметичністю порожнистих виробів під надмірним тиском газового середовища.

RU: Работа посвящена термодинамическому анализу параметров газа в замкнутом объеме с жесткими стенками, при его утечке и теплообмене с окружающей средой. Основываясь на первом законе термодинамики, законе Фика и уравнении состояния газа получено уравнение, характеризующее влияние градиента температуры на массовую утечку газа при совместных процессах истечения и теплопередачи. Установлена закономерность изменения коэффициента утечки, определяемого коэффициентом диффузии, в зависимости от среднемассовой температуры в замкнутой термодинамической системе. Показано изменение коэффициента утечки для соответствующих диапазонов температурных градиентов. Результаты исследования могут быть реализованы при разработке методик и технологий контроля герметичности полых изделий при избыточном давлении газовой среды.