ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основное уравнение переноса субстанций из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 1" Выделим в жидкости, находящейся в движении, произвольный объем V, ограниченный поверхностью 5. Объем V жидкости расположен в неоднородном поле физического потенциала переноса ф. Задача сводится к выводу дифференциальных уравнений, описывающих распределение скоростей, концентраций и температур во времени и пространстве, что необходимо для решения многих задач гидродинамики, тепло- и массообмена. Если объемные силы консервативны, т. е. не изменяются во времени, то их можно заменить потенциалом переноса. [c.45] В рассматриваемом объеме жидкости существуют источники потенциала переноса, характеризующиеся удельной объемной плотностью притока у, т.е. скоростью притока энергии [у] = = [Дж/(м с)], массы [у] = [кг/(м с)] или импульса [у] = = [кг/(м с)] в единице объема. [c.46] Процессы тепло- и массопереноса через рассматриваемую поверхность 5 осуществляются двумя видами механизма переноса 1) молекулярным, т. е. переносом, возникающим в результате стремления системы к термодинамическому равновесию, отклонения от которого объясняются неоднородностью поля потенциала 2) макроскопическим-конъе.кплшыы переносом, вызванным наличием поля скоростей жидкости в объеме V. В случае переноса количества движения (импульса) к указанным двум видам переноса добавляется также перенос, вызванный наличием поля гидростатического давления, а при переносе теплоты - перенос за счет теплового излучения. [c.46] Поток субстанции, вызванный стремлением системы к термодинамическому равновесию (молекулярный перенос), определяется хаотическими перемещениями молекул среды, переносящих массу, энергию и импульс и тем самым усредняющих потенциал в рассматриваемом объеме. Молекулярный перенос является определяющим в неподвижных средах и в ламинарно движущихся потоках и описывается следующими известными линейными градиентными законами. [c.46] Как видно из приведенных законов, выражающих плотность потока необратимого переноса массы, энергии и импульса в газах и капельных жидкостях, все они описываются аналогичными уравнениями. Это связано со сходством физических явлений, лежащих в основе переноса. [c.47] Для газов можно говорить о весьма близкой аналогии, поскольку для них значения всех коэффициентов молекулярного переноса довольно близки D х а к v. Такая близость свидетельствует о том, что диффузионный механизм переноса массы, энергии и импульса, являющийся следствием хаотического теплового движения молекул в газах, в первом приближении одинаков. [c.47] Капельные жидкости имеют различные значения коэффициентов молекулярного переноса, поэтому в данном случае аналогия явлений переноса носит ограниченный характер. [c.47] При конвективном переносе масса, энергия и импульс транспортируются в объеме макрочастиц, движущихся со скоростью w. [c.47] При анализе процесса переноса теплоты в правую часть уравнения (3.21) следует добавить еще одну величину q ), учитывающую вклад в общий перенос теплоты теплового излучения. [c.47] Результирующий поток массы или энергии можно найти как сумму изменения удельной объемной энергии или массы (потенциала ф) во времени по всему объему V. [c.48] Полученное уравнение (3.26) и есть основное уравнение переноса субстанций-массы, энергии и количества движения. [c.49] На основе уравнения (3.26) можно получить уравнения, описывающие поля скоростей, температур и концентраций для однофазных изотропных сплошных сред, с помощью которых можно решать важные технические задачи и проводить анализ многих химико-технологических процессов. [c.49] Ниже рассмотрены частные случаи основного уравнения переноса массы, энергии и количества движения. [c.49] Вернуться к основной статье