Описание некоторых процессов массопереноса

ВСТУПЛЕНИЕ ЧТО ТАКОЕ МАССОПЕРЕНОС 1. Описание некоторых процессов массопереноса [c.15]

Известно, что некоторые относительно медленные, эволюционные процессы, сопровождающие ресурсную работу установки, необратимы во времени. Сюда можно отнести выгорание топлива, формоизменение твэлов и элементов конструкции реактора под действием высоких температур и потоков нейтронов, процессы массопереноса, окисления и коррозии в контуре теплоносителя, процессы диффузии в местах механического контакта металлов, изменение структуры и свойств конструкционных материалов и т. п. Необратимость таких процессов приводит к старению и износу работающей установки, в результате которых меняются физические свойства материалов (теплопроводность, теплоемкость, излучательная способность), геометрия конструкции (проходные сечения, условия теплообмена, контактные сопротивления и т. п.). Поскольку априорное математическое описание динамики в смысле (6.5) строится неформально, параметры flj имеют здесь вполне конкретный физический смысл. Это — эффективные значения коэффициентов теплопередачи, теплоемкости элементов конструк-170 [c.170]

Влияние некоторых примесей в металлической ванне на процесс массопереноса в системе стекломасса — расплав металла иллюстрируют результаты измерений С (х) в пределах диффузионной зоны образцов серий III—VI. Образцы серии III получали нагревом слитков стекломассы в алундовых ограничительных кольцах в контакте с расплавом олова, содержавшим примесь никеля (1 мас.%). Системы нагревали в малоинерционной печи со скоростью примерно 80 град мин до температуры изотермической выдержки (900—1150° С) и после ее завершения (через 60 мин, в газовой среде очиш,енного аргона при давлении Ро = —10 атм) слиток охлаждали 6—8 мин до 500° С. Методика исследования распределения олова в образцах этой серии не отличалась от описанной выше. Содержание олова на сравнимых расстояниях от граничной поверхности образцов серии III (см. рис. 4, в) имеет промежуточное значение между данными, полученными соответственно на образцах серий I и II (см. рис. Зи4, а). Экспериментальные данные серии III не поддаются аппроксимации уравнением типа (1) в изученном интервале значений х поиски пригодных для этой цели формул продолжаются. [c.216]

Явления переноса в мембранах являются в основном процессами диффузионного типа, связанными со взаимным наложением явлений (в частности, явлений гидродинамики пористой среды) и протекающими со сравнительно малыми скоростями. Поэтому наиболее естественным аппаратом для описания этих явлений представляется термодинамическая теория необратимых процессов, большим преимуществом которой является отсутствие необходимости использовать модельные представления при анализе явлений [8—10]. Этот аппарат нашел широкое применение при анализе различных явлений тепло- и массопереноса и был исПбльзован, в частности, для исследования некоторых мембранных явлений [3]. Наиболее общей в этом отношении является работа Ставер-мана [И], теоретически рассмотревшего различные характеристики мембранных явлений (диффузионный потенциал, электрокинетйческие явления и т. п.) в изотермических условиях. [c.269]

Содержание книги можно условно разделить на две части, в первой из которых (главы 1-5) подробно излагаются методы математического описания турбулентных течений многокомпонентных реагирующих газовых смесей, а во второй (главы 6-8) представлены конкретные примеры численного моделирования аэрономических задач. Первая глава, имеющая вводный характер, содержит некоторые общие положения теории турбулентности и обсуждение вопросов специфики природных сред, в которых многокомпонентная турбулентность играет важную роль. Во второй главе рассмотрена феноменологическая теория тепло- и массопереноса в ламинарной многокомпонентной среде и методами термодинамики необратимых процессов, с учетом принципа взаимности Онзагера, выведены определяющие соотношения для термодинамических потоков диффузии и тепла в многокомпонентной смеси газов. Третья глава посвящена построению модели турбулентности многокомпонентного химически активного газового континуума. С использованием средневзвешенного осреднения Фавра получены дифференциальные уравнения баланса вещества, количества движения и энергии (опорный басис модели) для описания среднего движения турбулентной многокомпонентной смеси реагирующих газов, а также дан вывод реологических соотношений для турбулентных потоков диффузии, тепла и тензора рейнольдсовых напряжений. В четвертой главе развита усложненная модель турбулентности многокомпонентного континуума с переменной плотностью, опирающаяся (в ка- [c.7]

Изучение важнейших физико-химических механизмов в условиях турбулентного течения многокомпонентной реагирующей газовой смеси, ответственных за пространственно-временные распределения и вариации определяющих макропараметров (плотности, скорости, температуры, давления, состава и т.п.), особенно эффективно в сочетании с разработкой моделей турбулентности, отражающих наиболее существенные черты происходящих при этом физических явлений. Турбулентное движение в многокомпонентной природной среде отличается от движения несжимаемой однородной жидкости целым рядом особенностей. Это, прежде всего, переменность свойств течения, при которой среднемассовая плотность, различные теплофизические параметры, все коэффициенты переноса и т.п. зависят от температуры, состава и давления среды. Пространственная неоднородность полей температуры, состава и скорости турбулизованно-го континуума приводит к возникновению переноса их свойств турбулентными вихрями (турбулентный тепло- и массоперенос), который для многокомпонентной смеси существенно усложняется. При наличии специфических процессов химического и фотохимического превращения, протекающих в условиях турбулентного перемешивания, происходит дополнительное усложнение модели течения. В геофизических приложениях часто необходимо также учитывать некоторые другие факторы, такие, как влияние планетарного магнитного поля на слабо ионизованную смесь атмосферных газов, влияние излучения на пульсации температуры и турбулентный перенос энергии излучения и т.п. Соответственно, при моделировании, например, состава, динамического и термического состояния разреженных газовых оболочек небесных тел теоретические результаты, полученные в рамках традиционной модели турбулентности однородной сжимаемой жидкости, оказываются неприемлемыми. В связи с этим при математическом описании средних и верхних атмосфер планет возникает проблема разработки адекватной модели турбулентности многокомпонентных химически реагирующих газовых смесей, учитывающей сжимаемость течения, переменность теплофизических свойств среды, тепло- и массообмен и воздействие гравитационного поля и т.п. Эти проблемы рассматриваются в данной части монографии. [c.9]

О некоторых методах моделирования турбулентности. Помимо статистического подхода к моделированию турбулентности в настоящее время все более широкое применение находит феноменологический (полуэмпириче-ский) подход и методы прямого численного моделирования турбулентности на основе решения специальных кинетических уравнений или нестационарной системы трехмерных уравнений Навье-Стокса, хотя в силу стохастичности данного явления в реальности удается получать лишь осредненные характеристики движения. Это позволяет, тем не менее, иногда проследить не только эволюцию образований различных пространственных структур с течением времени, но также изучать общую динамику и природу развития турбулентности. Например, результаты численного моделирования явления перебросов в гидродинамической системе (сконструированной в виде многоярусной модели зацепления простейших элементов - триплетов) иллюстрируют каскадный процесс передачи энергии в развитом турбулентном потоке, соответствующий известному закону Колмогорова-Обухова Гледзер и др., 1961) и подкрепляют представления об общих свойствах в поведении динамических систем. Интересно также отметить, что исследование процесса стохастизации динамических систем и сценариев перехода к хаосу при численном моделировании турбулентности служит аналогом решения некорректных задач с использованием оператора осреднения и параметрического расширения Тихонов и Арсенин, 1986). При таком подходе упорядоченная структура турбулентного течения, которая определяется как аттрактор асимптотически устойчивого решения для осредненных величин, представляет собой его регуляризованное описание Белоцерковский, 1997). Следует однако заметить, что использование методов прямого численного моделирования турбулентности для решения практически важных задач (особенно задач, связанных с расчетами турбулентного тепло-и массопереноса в многокомпонентных химически активных смесях) часто затруднительно или является слишком громоздким. Поэтому подобные задачи целесообразнее решать с помощью более простых, полуэмпирических теорий. [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...