ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимодействие капиллярно-пористого тела с жидкостью из "Теоретические основы типовых процессов химической технологии" Это уравнение имеет очевидное решение j = onst. Однако оно неприменимо к жидкости, непосредственно примыкающей к обтекаемой поверхности, с которой происходит перенос вещества в поток (например, растворение твердого тела). Отсюда следует, что решение j = onst справедливо для части потока, удаленной от обтекаемой поверхности, поскольку в ней роль молекулярной диффузии пренебрежимо мала. Вблизи обтекаемой твердой поверхности имеется слой жидкости, движущейся со столь низкими скоростями, что скорость переноса в нем определяется молекулярной диффузией (диффузионный пограничный слой, подобный рассмотренным ранее гидродинамическому и тепловому пограничным слоям). Таким образом, жидкость, обтекающая твердую поверхность, с которой происходит перенос вещества в поток, можно разделить на две области — пограничный слой, в котором главную роль играет перенос вещества по молекулярному механизму (диффузией), и лежащий за его пределами внешний поток, в котором основное значение имеет конвективный механизм переноса. [c.413] Для газов Ргд 1 и бд л бг. Для жидкостей бд = 0,1 бг при Ргд 10 , т. е. толщина диффузионного пограничного слоя примерно на порядок ниже толщины гидродинамического пограничного слоя. [c.414] Массоотдача при ламинарном движении жидкости. Массоотдачу при ламинарном режиме движения жидкости можно рассчитать путем совместного решения уравнений переноса массы (I. 147) и количества движения (I. 142) с учетом начальных и граничных условий. Такое решение возможно, если жидкость ограничена фиксированной поверхностью. Даже для случаев, когда эта поверхность имеет простую форму, аналитическое решение оказывается возможным при введении ряда упрощающих допущений. Ниже рассматривается массоотдача от стенки к жидкости при движении последней в плоском и цилиндрическом каналах, а также при обтекании сферической частицы. С массоотдачей к жидкости, движущейся в плоском и цилиндрическом каналах, приходится иметь дело при расчете различных теплообменных и массообменных аппаратов, Массоотдача при обтекании сферических частиц встречается во многих процессах массопередачи — экстракции, ректификации, выщелачивании, распылительной сушке и т, д. [c.414] Поскольку кинетика массопереноса определяется гидродинамической обстановкой, следует различать области гидродинамически стабилизированного режима и режима гидродинамической стабилизации, Для течения в каналах область гидродинамической стабилизации — входной участок, в пределах которого происходит формирование установившегося поля скоростей. [c.414] Начальные и граничные условия С = 1 при А = О (на входе в канал) d ldY = О при У = 0 (на оси канала) С = 0 при У = 1 (на стенках канала). [c.415] Значения Нцд и Нид убывают с увеличением расстояния по течению потока вследствие уменьшения градиента концентрации на обтекаемой поверхности по мере удаления от входа в трубу. С увеличением X критерий Мцд стремится к предельному значению, которое для круглой трубы равно МЦдо= = ео/2 л 3,66, а для плоского канала Йидоо = 3,77. [c.418] Соотношение (V. 33) выражает влияние физических свойств жидкости на толщину диффузионного пограничного слоя при ламинарном движении жидкости. [c.419] В связи с тем, что обычно Ргд 1, длина концентрационного входного участка значительно больше длины участка гидродинамической стабилизации, определяемой уравнением (III. 1). Следовательно, поле скоростей формируется значительно раньше, чем поле концентраций. Это обосновывает возможность использования соотношений, полученных в предположении, что массоотдача происходит при сформировавшемся поле скоростей. [c.419] Приведенные выше решения получены при постоянных Ред и Сст- Если эти величины изменяются по длине, то аналитическое решение существенно усложняется. Оно может быть найдено, если всю трубу разделить на отдельные небольшие участки и последовательно применять к каждому из них приведенные выше уравнения. [c.419] Таким образом, в турбулентном потоке имеет место логарифмическое распределение концентраций переносимого вещества по нормали к обтекаемой поверхности, аналогичное логарифмическому профилю скоростей и температур. [c.420] Если принять, как это было сделано в гл. II и IV, что масштаб турбулентных пульсаций, проникающих в вязкий подслой, пропорционален расстоянию от стенки, то коэффициент турбулентной диффузии можно выразить соотношением, аналогичным уравнению ( 11.63)для гт и уравнению (IV. 37) для а -. [c.421] Оценку толщины диффузионного подслоя бд можно получить, исходя из того, что на его внешней границе т = м, т. е. [c.421] Следовательно, между диффузионными критериями Нуссельта и Прандтля имеется такая н е связь, что и между тепловыми критериями N11 и Рг — см. вырал ение (1 . 39). [c.421] Поле концентраций с, можно рассчитать, подставив в это выражение значение определяемое соотношениями (П. 85) и (11.88), и значение Dj, которое находится по приведенным выше уравнениям. [c.422] Для массоотдачи с плоской поверхности m = 0,8 и и = 0,33. [c.423] Граничные условия с = Сп при г/= О и с = с при у = оо (Сш — концентрация переносимого вещества в объеме жидкости). [c.423] Здесь 6 — толщина диффузионного пограничного слоя. [c.424] Здесь у. — константа, значение которой, как и значение Z, зависит от того, какой процесс рассматривается. [c.427] Таким образом, для потоков количества движения, энергии и массы получаются аналогичные выражения. [c.429] Вернуться к основной статье