Ю.М. Гришин, Н.П. Козлов, А.С. Скрябин
8
где
t
x
— характерный масштаб времени пролета газовой смесью обла-
сти ГХР протяженностью
l
с понижением температуры с
Т
0
= 6 500 K
до
T
k
= 2 000 K.
При выполнении условия (1) реализуется ситуация, при которой
реакция образования SiO, протекающая в неравновесных условиях,
не успевает осуществиться, в то время как кислород в квазиравно-
весном процессе должен полностью связаться водородом с образова-
нием паров воды. При отсутствии свободного кислорода и моноокси-
да кремния SiO после охлаждения полученной смеси ниже 2 000 K
основным процессом будет конденсация паров кремния.
При
[SiO]
x
t
t
≥
процессы газофазных превращений в ГХР проис-
ходят в равновесных условиях, так что на выходе из ГХР газовая
смесь не содержит паров кремния, а состоит в основном из паров
SiO, H
2
O и Н
2
. Термодинамически равновесное охлаждение такой
смеси до нормальной температуры при учете гетерофазных процес-
сов приводит к возвращению смеси в исходное состояние, в кото-
ром ее основными элементами являются Ar, H
2
и конденсированный
SiO
2
.
Количественный анализ кинетики газофазных процессов выпол-
нен для одномерного стационарного потока химически реагирующе-
го газа, в котором отсутствует продольное диффузионное перемеши-
вание компонентов при их полном поперечном перемешивании. При
этом ограничились рассмотрением течения с относительно неболь-
шим количеством химически реагирующих компонентов, так что
можно пренебречь тепловыми эффектами химических реакций. Зави-
симость
средней по сечению температуры потока от осевой коорди-
наты
z
(отсчитываемой от сечения ГХР с температурой
Т
0
= 6 500 K)
можно найти из условия охлаждения газового потока через стенку
канала с заданной температурой
T
ст
:
(
)
ст
0 ст
( )
exp β .
z
T z T T T
l
⎛
⎞
− = −
−
⎜
⎟
⎝
⎠
Здесь
l
— длина зоны ГХР,
β,
pm
l
G с
l
d
=
π α
(2)
где
G
— массовый расход несущего газа;
d
— диаметр ГХР;
pm
с
—
средняя в температурном диапазоне от
T
k
до
T
0
удельная массовая
теплоемкость газовой смеси;
l
α
—
средний по длине
l
коэффициент
теплоотдачи;
(
) (
)
0 ст
ст
β ln
.
k
T T T T
=
−
−
⎡
⎤
⎣
⎦
