Acoustics and precondensation phenomena in gas-vapor saturated mixtures

Starting from fundamental hydrodynamics and thermodynamics equations for thermoviscous fluids, a new modeling procedure, which is suitable to describe acoustic propagation in gas mixtures, is presented. The model revises the boundary conditions which are appropriate to describe the condensation-evaporation processes taking place on a solid wall when one component of the mixture approaches saturation conditions. The general analytical solutions of these basic equations now give a unified description of acoustic propagation in an infinite, semi-infinite, or finite medium, throughout and beyond the boundary layers. The solutions account for the coupling between acoustic propagation and heat and concentration diffusion processes, including precondensation on the walls. The validity of the model and its predictive capability have been tested by a comparison with the description available in the literature of two particular systems (precondensation of propane and acoustic attenuation in a duct filled with an air-water vapor saturated mixture). The results of this comparison are discussed to clarify the relevance of the various physical phenomena that are involved in these processes. The model proposed here might be useful to develop methods for the acoustic determination of the thermodynamic and transport properties of gas mixtures as well as for practical applications involving gas and gas-vapor mixtures like thermoacoustics and acoustics in wet granular or porous media

Misura della velocità del suono in un risonatore acustico

I risonatori acustici si sono dimostrati negli ultimi anni uno strumento eccellente per lo studio di proprietà termofisiche dei gas. Sono state usate sia l’eccitazione acustica, tipicamente fornita da un microfono, e quella ottica, da sorgenti laser. Il principio della misura consiste nel determinare le variazioni nel valore dei parametri caratteristici delle risonanze eccitate, alla stessa temperatura, in un ampio intervallo di valori di pressione statica. Il primo tipo di eccitazione è stato impiegato nelle misure ad alta precisione della velocità del suono, come dimostrato da una recente misurazione della costante dei gas R. L’eccitazione fotoacustica costituisce, in linea di principio un alternativa vantaggiosa nel senso che presenta diversi vantaggi, fra cui il principale è quello di prestarsi ad un’eccitazione selettiva dei modi all’interno della cavità. In questo lavoro vengono descritti i risultati ottenuti, in un campo di lavoro fra 10 e 500 kPa, con una cavità progettata in modo da poter essere utilizza ta con entrambi i tipi di eccitazione, così da permetterne il confronto diretto in termini di sensibilità e di accuratezza

of R143a from acoustic measurements

A direct reduction procedure for gas density determinatio