ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные положения тепло- и массообмена из "Теплопередача " В природе и технике многие процессы теплообмена сопровождаются процессами переноса массы одного компонента в другом Так, например, обстоит дело при конденсации пара из парогазовой смеси и испарении жидкости в парогазовый поток. Испарившаяся жидкость путем диффузии распространяется в парогазовом потоке при этом меняется течение, изменяется интенсивность теплоотдачи, что в свою очередь сказывается на процессе диффузии. [c.319] Диффузией называют самопроизвольный процесс установления внутри фаз равновесного распределения концентраций. В однородной по температурам и давлениям смеси процесс диффузии направлен к выравниванию концентраций в системе при этом происходит перенос вещества из области с большей в область с меньшей концентрацией. [c.319] Аналогично теплообмену диффузия (массообмен) может происходить как молекулярным (микроскопическим), так и молярным (макроскопическим) путем. [c.319] Согласно современным представлениям молекулярная диффузия в газах осуществляется путем беспорядочного теплового движения молекул. Тепловое движение в жидкости имеет более сложный характер. Молекула (атом) жидкости колеблется около некоторого центра равновесия. По истечении определенного времени молекула может скачком переместиться на расстояние порядка среднего расстояния между соседними частицами, после чего вновь пребывает некоторое время около нового центра равновесия и т. д. Такое представление соответствует процессу в простых одноатомных жидкостях. Более сложен процесс в жидкостях оо сложными молекулами. [c.319] Диффузия характеризуется потоком массы, т. е. количеством вещества, проходящим в единицу времени через данную поверхность в направлении нормали к ней. Поток массы обозначим через / его единица измерения кг/сек. [c.319] Плотность потока массы является векторной величиной. [c.319] Знак минус в уравнении (14-1) указывает на то, что согласно закону Фика перемещение вещества происходит в сторону уменьшения концентрации. Направление потока массы обратно направлению градиента концентрации. Диффузию, описываемую законом Фика, будем называть концентрационной диффузией. [c.320] Как следует из кинетической теории газов [Л. 280], коэффициент диффузии, возрастает с увеличением температуры и уменьшается с ростом давления. Коэффициент диффузии несколько зависит и от пропорций смеси эта зависимость слаба, если концентрация рассматриваемого компонента мала Л. 99, 280] в технических расчетах этой зависимостью большей частью пренебрегают. [c.320] В случае определенной бинарной смеси коэффициент диффузии будет одинаковым как для первого, так и второго взаимно диффунди-рующих компонентов. [c.320] Термодиффузия глриводит к образованию градиента концентрации. Этому препятствует процесс концентрационной диффузии, стремящейся выравнять состав. В результате с течением времени может установиться стационарное состояние, при котором уравновесятся противоположные влияния термодиффузии и концентрационной диффузии. [c.321] Первый член суммы в уравнении (14-5) учитывает концентрационную диффузию, второй — термодиффузию. [c.321] Значения для смесей газов, как правило, меньше 0,1. Термодиффузионное отношение почти не зависит от температуры, однако оно заметно изменяется с составом. Ввиду малости йт заметный поток массы будет иметь место только при больших градиентах температуры особенно невелика термодиффузия, если концентрация одного из компонентов очень мала. Еще слабее термодиффузия в жидкостях (примерно в тысячу раз меньше, чем в газовых смесях). [c.321] Возникающий при диффузионном термоэффекте градиент температур имеет такое направление, что термодиффузия, которая является его результатом, противоположна диффузии-, благодаря которой появился этот градиент. [c.322] Если в смеси имеет место градиент полного давления, то может возникнуть диффузия за счет еодиородности давления. Этот вид диффузии называют бародиффузией. При бародиффузии тяжелые молекулы стремятся перейти в область повыщенного, а легкие — в область пониженного давления. Как и термодиффузия, бародиффузия сопровождается и обычным переносом массы, вызванным разностью концентраций. Диффузия от неоднородности давления происходит, например, в газе, вращающемся вокруг оси в этом случае тяжелые молекулы стремятся перейти в области, наиболее удаленные от оси. [c.322] Бародиффузия проявляется при значительных перепадах давлений, что в процессах теплообмена встречается редко. При равенстве молекулярных весов и М2 бародиффузия отсутствует. [c.322] Очевидно, как суммарная плотность потока массы, так и ее составляющие являются векторными величинами. [c.322] Таким образом, в смеси дополнительно появляется диффузионная составляющая теплового потока. [c.323] Вернуться к основной статье