ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Феноменологическая теория многоскоростного континуума из "Процессы и аппараты химической технологии Том1 Явления переноса макрокинетика подобие моделирование проектирование" В термодинамике фазой называют совокупность частей системы, одинаковых по химическому составу и физическим свойствам. Она характеризуется определенной функциональной зависимостью между параметрами состояния — уравнением состояния фазы, в качестве которого можно взять любое из фундаментальных уравнений Гиббса [134]. [c.214] У физически однородных гомогенных систем свойства их макроскопических частей одинаковы, у неоднородных — различны. [c.215] Системы из двух или большего числа фаз называют гетерогенными (от гр. heterogenes — разнородный) или многофазными. Смежные фазы гетерогенной системы отделены межфаз-ными поверхностями раздела, на которых свойства системы (состав, плотность, вязкость и т. д.) меняются скачком. Реально свойства фаз меняются на границе не скачком, а на протяжении слоя конечной толщины, составляющем обычно несколько межмо-лекулярных расстояний [134]. Поэтому иногда говорят об отдельной поверхностной фазе, характеризуемой специфическими свойствами (например, вязкостью), обладающей собственной массой и, следовательно, имеющей собственную динамику [134-141]. Однако в макроскопической гидродинамике гетерогенных систем обычно используют представление о разделяющей поверхности, не имеющей толщины. При этом, как правило, пренебрегают сингулярным распределением избыточных (по Гиббсу) величин, так что уравнения сохранения вырождаются в систему граничных условий на поверхности раздела объемных фаз. Примерами гетерогенных систем являются смесь воды со льдом, смесь практически не растворимых друг в друге жидкостей (например, вода-бензол), влажный пар (смесь кипящей жидкости и сухого насыщенного пара), композиционные материалы. [c.215] Предельный случай гетерогенных систем — так называемые коллоидные системы [176], в которых значительную долю молекул дисперсной фазы составляют молекулы, находящиеся в особом несимметричном поверхностном состоянии. Тем не менее, такие системы по-прежнему обладают выраженной поверхностью раздела фаз. Размеры дисперсных частиц коллоидных систем находятся в интервале 1 мкм... 10 нм. [c.215] Переходную область между гетерогенными смесями и гомогенными (молекулярными) растворами составляют растворы высокомолекулярных веществ (полимеры, белки, некоторые ПАВ), называемые также молекулярными коллоидами [176]. Хотя размеры частиц молекулярных коллоидов могут быть такими же, как у истинных коллоидов, понятие поверхности раздела фаз к ним неприменимо. [c.215] Переход вещества из одной фазы в другую при изменении внешних условий называется фазовым переходом (фазовым превращением). В процессах химической технологии чаще всего приходится иметь дело с фазовыми переходами первого рода, сопровождающимися скачкообразным изменением внутренней энергии и плотности. Примерами их являются конденсация, испарение, сублимация и десублимация, плавление и затвердевание, переход твердого тела из одной кристаллической модификации в другую. [c.216] В механике часто всякую дисперсную смесь называют суспензией. Среди газовзвесей различают пыли, дымы, туманы. Пыль — неустойчивая дисперсная система, состоящая из твердых частиц размером 10.. .100 мкм, диспергированных в газообразной среде (в результате механического измельчения твердых тел или аэродинамических воздействий струями, ветром и т.п.). Дымы — более устойчивые газовзвеси с твердыми частицами размером 0,1-10 мкм, образующиеся при горении, переработке твердых топлив и химическом взаимодействии газов с образованием новой фазы. Туманы — аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости размером 10 мкм, образующихся при конденсации пара или распылении жидкости. [c.217] Из пузырьковых сред необходимо выделить пены — ячеистые структурированные дисперсные системы с высоким содержанием пузырьков газа, деформированных и разделенных тонкими жидкими прослойками. Иная классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию фаз, размеру частиц дисперсной фазы и отношению объемов фаз приведена в [130]. [c.217] Вследствие наложения и взаимодействия N континуумов говорят о моделировании смеси суперпозицией N взаимопроникающих взаимодействующих континуумов [131]. Каждый континуум характеризуется обычными для механики сплошных сред параметрами скоростью Ж ( = 1, 2,. ..,Л ), удельной (т. е. приходящейся на единицу массы г-й составляющей смеси), внешней массовой силой Рг, удельной внутренней энергией щ, тензором напряжений стг, массовой плотностью. [c.218] Различают приведенную и истинную плотность (массовую). Приведенной плотностью рг г-й составляющей смеси называют массу г-й составляющей в единице объема смеси. Она имеет смысл объемной массовой концентрации г-й составляющей смеси. Понятием приведенной плотности пользуются в механике как гомогенных, так и гетерогенных смесей. В механике гетерогенных смесей приведенная плотность г-й фазы рг — это масса г-й фазы в единице объема смеси. [c.218] Наряду со среднемассовой (локальной) скоростью смеси Ж, можно использовать локальную среднюю мольную и среднюю объемную скорости [19]. [c.219] Построение континуальной модели гетерогенных сред требует описания происходящих в ней процессов на двух масштабных уровнях крупномасштабном (масштаба Ь) и мелкомасштабном (масштаба а). Этим двум уровням соответствуют два вида параметров [70] макро- и микропараметры процессов, протекающих в дисперсных средах. [c.220] Макропараметры — это усредненные по элементарному макрообъему VI параметры, характеризующие состояние фаз в каждой точке области течения и меняющиеся на расстояниях порядка макроскопического масштаба Ь исследуемого процесса. Примерами их являются параметры рг, г, Ж, Ж, о которых уже шла речь. [c.220] Микропараметрами называют усредненные по объему масштаба 0) а 3 /о 1и, параметры, характеризующие состояние каждой фазы гетерогенной среды и меняющиеся на расстояниях порядка размеров неоднородностей а. Примерами их являются величины, входящие в уравнения переноса импульса, массы и энергии однокомпонентной среды. Некоторые из них претерпевают разрыв на межфазных поверхностях. [c.220] Следует заметить, что рассмотрение скорости изменения макропараметров требует введения временного макромасштаба г 3 3 Го, где г л //ТУ, то 1а а Ж — характерная скорость распространения возмущений в среде. [c.221] Вернуться к основной статье