Calculation of the Influence of Density on the Thermal Conductivity of Gaseous Mixtures

The scheme for the prediction of the thermal conductivity of dense gas mixtures, proposed by Mason and his collaborators, is critically examined, for the first time, with respect to accurate experimental data for eight systems. The systems studied are binary monatomic mixtures of He Ar and Ne Ar; a ternary mixture, Ne Ar Kr; the mixtures He H2, He N2, Ne N2, and Ar N2, which involve one polyatomic component; and the mixture H2 D2 which has two polyatomic components. The experimental results used for the comparison refer to a temperature of 27.5°C and extend over the pressure range 0.6–12 MPa. — For binary and ternary systems whose components have molecular mass ratios in the range 1 – 2, the calculation scheme is found to predict the thermal conductivity with a deviation from the experimental data which does not exceed ± 0.8% even when the mixtures contain polyatomic components. However, for mixtures where the molecular mass ratio is larger, the agreement is significantly poorer and deviations amounting to as much as 2.5% are observed. These larger deviations are attributed to the inadequacy of the first-order kinetic theory formulae upon which the prediction scheme is based. Ein von Mason und Mitarbeitern vorgeschlagenes Schema zur Bestimmung der Warmeleitfahigkeit dichter Gasgemische wird hier erstmalig einem kritischen Vergleich mit genauen Mesergebnissen fur acht Systeme unterzogen. Die untersuchten Systeme sind binare einatomige Gemische von He Ar und Ne Ar, ein ternares Gemisch von Ne Ar Kr, die Gemische He H2, He N2 und Ar N2, welche eine mehratomige Komponente enthalten, und das Gemisch H2 D2 von zwei mehratomigen Komponenten. Die fur den Vergleich herangezogenen experimentellen Resultaten gelten fur eine Temperatur von 27,5°C und Drucke zwischen 0,6 und 12 MPa. — Fur binare und ternare Systeme, deren Komponenten Molekulmassenverhaltnisse im Bereiche 1 – 2 besitzen, weichen die Vorhersagen des Berechnungsschemas nicht mehr als ± 0,8% von den experimentellen Werten ab, auch dann nicht, wenn die Gemische mehratomige Komponenten enthalten. Fur Gemische mit groseren Molekulmassenverhaltnissen ergibt sich jedoch eine bedeutend schlechtere Ubereinstimmung, wobei Abweichungen bis zu 2,5% beobachtet werden. Diese groseren Abweichungen werden den Unvollkommenheit der Formeln der ersten Annaherung zugeschrieben, auf denen das Berechnungsschema beruht.