Перенос массы в пористых телах

Перенос массы в пористых телах [c.71]

Рис. 17. К определению переноса массы в пористых телах

Рассмотрим некоторые простейшие задачи переноса массы в пористых телах. [c.73]

Концентрационный напор диффузионного переноса массы в пористом теле можно определить из условия диффузионного переноса вещества через пористую стенку в стационарных условиях и при отсутствии взаимодействия с пористой массой. Для этого случая имеем простейшее дифференциальное уравнение [c.73]

Б. Конвективный перенос массы в пористом теле [c.75]

Раздел Явления переноса в капиллярно-пористых телах дополнен теоретическим исследованием процессов переноса массы в этих телах при наличии фазовых превращений (испарение жидкости). Последнее имеет большое практическое значение для разработки инженерных методов расчета пористого испарительного охлаждения и длительности процессов сушки влажных материалов. [c.3]

Пористые среды представляют собой тела со сложной системой пор. Структура таких сред и перенос массы в них были рассмотрены в разд. 5. [c.434]

Во многих случаях перенос массы в пограничном слое среды у поверхности тела осложняется конвективным переносом истекающего или притекающего вещества к поверхности тела. Истечение или приток вещества на поверхности пористого тела может осуществляться с неравномерной удельной плотностью потока. Такой сложный характер переноса вещества на границе имеет место, например, при горении слоя частиц топлива, при сублимации влажных тел в вакууме, при сушке нагреваемых тел, при испарении и кипении жидкостей, при конденсации пара и т. п. Все эти и другие осложнения процесса переноса массы па поверхности тела необходимо иметь в виду в теоретических и опытных исследованиях процессов массообмена. [c.71]

Диффузионный перенос массы среды в пористых телах можно определять вектором диффузионного переноса [c.72]

Ур — градиент парциальной плотности -го вещества в среде. В некоторых случаях диффузионный перенос массы вещества среды в пористом теле сопровождается абсорбцией, фазовыми [c.72]

В некоторых случаях диффузионный перенос массы вещества в пористом теле может сопровождаться химическим превращением массы. Так, например, осуществляется газификация пористой массы кусочков угля и т. п. [c.72]

Поэтому данная книга ни в коей мере не заменяет и не дублирует существующий справочник по теплотехнике и теплопередаче, так как, во-первых, методически она построена по иному принципу и, во-вторых, в основном рассматривает взаимосвязанные процессы тепломассопереноса и математическую теорию переноса, которая в одинаковой мере применима к переносу как тепла, так и массы вещества. Вследствие этого вопросы передачи тепла излучением, задачи чистого теплообмена и ряд других разделов теплопередачи в книге не рассматриваются. Большое внимание уделяется аналитической теории переноса тепла и массы, в частности нестационарным задачам теплопроводности (разд. 2), где путем введения обобщенных функций удалось одновременно описать одномерные температурные поля в телах классической формы, по-новому, в более простом виде, описать распространение температурных волн, дать обобщение регулярным режимам теплового нагрева тел и ряд других обобщений. На основе дальнейшего развития аналитической теории теплопроводности приведены последние работы по решениям системы дифференциальных уравнений тепломассопереноса (разд. 6), подробно рассмотрены гиперболические уравнения диффузии тепла и массы с учетом конечной скорости распространения. Установлена связь этого нового направления в описании явлений тепломассопереноса с работами американской школы по диффузии массы в пористых средах. [c.4]

В данной главе приводятся результаты последних работ в области нестационарного переноса тепла и массы в капиллярнопористых телах и пористых средах. Полученные аналитические решения могут быть использованы для расчета взаимосвязанного тепломассопереноса в других системах. Большой вклад в разработку методики решения и получения самих решений системы дифференциальных уравнений тепломассопереноса внесли Ю. А. Михайлов [Л. 6-1] и М. Д. Михайлов [Л. 6-2], которые весьма успешно продолжают работать в этой области. [c.468]

Кинетика переноса теплоты и массы вещества в капиллярно-пористых телах определяется разностью потенциалов переноса. Понятие потенциала переноса теплоты (температуры) было введено очень давно и получило в термодинамике строгое обоснование. Понятие потенциала переноса влаги во влажных телах было введено только в последнее время на основе термодинамической аналогии тепломассообмена. [c.323]

В первую очередь необходимо остановиться на вопросе о влиянии пористой структуры тела на уравнения переноса. Большинство законов переноса описываются соотношением вида (5-6-21)—плотность потока массы пропорциональна градиенту соответствующего потенциала переноса. Для пористого тела это соотношение можно написать так , - [c.359]

Перенос пара и неконденсирующихся газов происходит не только путем молекулярной диффузии (концентрационная и термическая диффузия), но и по закону фильтрации Дарси. Этот вид фильтрационного движения по своей физической сущности также является гидродинамическим течением, однако в случае фильтрации через капиллярно-пористые тела, где путь движения массы весьма запутан и извилист, такая фильтрация-также условно относится к фильтрационной диффузии. Таким образом, перенос массы происходит диффузионным путем, если под диффузией понимать хаотическое движение, включающее не только молекулярную, но и капиллярную и фильтрационную диффузию. [c.434]

В последние годы большое применение получила обобщенная теория теплопроводности и диффузии. Вначале эта теория переноса тепла и массы была разработана для капиллярно-пористых влажных тел применительно к процессам сушки, а затем была распространена на процессы переноса влаги и тепла в грунтах, на явления фильтрации многофазных жидкостей, на перенос тепла и нейтронов в поглощающих средах и на перенос тепла и массы при горении твердых пористых тел. В связи с этим были разработаны методы математического решения системы взаимосвязанных дифференциальных уравнений переноса тепла и массы при разных граничных условиях. Из решений этой системы уравнений как частный случай получаются решения задач нестационарной теплопроводности (Л. 10—12]. [c.10]

Разработаны также экспериментальные методы определения коэффициентов переноса тепла и массы, основанные на закономерностях взаимосвязанного переноса тепла и массы в капиллярно-пористых телах (Л. 13 и 14]. К кругу этих вопросов относятся термодинамические исследования переноса влаги в капиллярно-пористых телах. [c.10]

Физические основы этих явлений заключаются в следующем. При первом нагреве влажный материал подвергается интенсивному прогреву со стороны дымовых газов. При повышении температуры на нагреваемой поверхности и внутри материала выше 100 °С по толщине конструкции появляются взаимосвязанные поля температуры, порового давления и влажности, определяемые законами переноса теплоты и массы в капиллярно-пористом теле. При этом вода превращается в пар. [c.194]

Многие твердые тела пористой структуры оказываются вполне доступными для диффузионного переноса массы какого-либо вещества сквозь пористое тело (рис. 17). Например, диффузионный перенос газов и жидкостей сравнительно легко осуществляется в слоях песка, крошки и т. п. Многие строительные материалы и изделия (кирпич, дерево) оказываются также доступными для заметной диффузии газа, пара и жидкости. Диффузионный перенос массы газа и пара осуществляется через стенки строительных ограждений зданий, через стенки обмуровки печей и т. п. [c.71]

Скорость усвоения или выхода различных веществ среды с парциальными плотностями дз,. .. (при общей плотности среды 6 = 2д ) прп взаимодействии с активным веществом пористой массы тела может быть различной. Для каждой составляющей решение уравнения даст функцию распределения на пути переноса и во времени 9г(хь т). Таким образом, осуществляется разделение отдельных компонентов потока среды активным пористым телом. Явление это используется в хроматографических методах анализа компонентов различных сред. [c.73]

Структура пористых тел весьма сложна. Существует очень большое количество работ как по модельному описанию структуры пористых сред, так и по явлениям переноса массы и тепла в таких средах. [c.508]

Кроме того, аналитические решения могут быть положены в основу для разработки экспериментальных методов определения коэффициентов тепломассопереноса, в том числе и скорости переноса массы Шда. Наличие таких методов позволит накопить необходимый экспериментальный материал по структуре капиллярнопористых и пористых тел, что является весьма актуальной задачей в этой области теории тепломассопереноса. Дело в том, что моделирование пористой среды в виде капиллярной трубки, с точки зрения гидродинамики, будет возможно тогда, когда характер движения жидкости будет примерно одинаков в обоих случаях. Для выполнения этого условия необходим режим установившегося течения в модельной капиллярной трубке. [c.521]

Твердое тело содержит в своем пористом объеме раствор целевого компонента. При взаимодействии с экстрагентом целевой компонент диффундирует сквозь пористую структуру твердого тела в основную массу жидкости. Диаметр пор, составляющих пористый объем, настолько мал, что жидкость, заключенная в порах, практически неподвижна. Из этого следует, что механизмом переноса растворенного вещества является молекулярная диффузия. [c.280]

Поскольку фильтрационный перенос массы в пористом теле отсутствует, то в дифференциальном уравнении теплодереноса членами можно [c.403]

Поскольку фильтрационный перенос массы в пористом теле отсутствует, то в дифференциальном уравнении теплопереноса членами iji T можно пренебречь. Тогда система дифференциальных [c.474]

Выше ( 6-1 — 6-7) были рассмотрены явления переноса в капиллярно-пористых телах при фазовых превращениях. Перенос массы в таких телах был обусловлен процессами диффузии и термодиффузии При этом под диффузией массы понималась не только молекулярная диффузия пара, газа и жидкости, но и капиллярное движение жидкости. Хотя по своей физической сущности капиллярное движение жидкости относится к молярному движению, описываемому законами гидродинамики, но условно, в силу поликапиллярной структуры тела, оно приравнивается к хаотическому движению, называемому капиллярной диффузией. Однако для монокапиллярной структуры тела капиллярная диффузия вырождается в обычное гидродинамическое течение по эквивалентной капиллярной трубке, которое может быть ламинарным и турбулентным. [c.434]

Перенос массы в капиллярнопористых телах, как уже было рассмотрено выше, описьшал-ся системой дифференциальных уравнений параболического типа Движущейся термодинамической силой переноса массы для однородных тел поликапиллярной структуры являются градиент концентрации (Ую = Ро <) и градиент температуры ( Т). Этот сложный перенос хаотического характера рассматривался как диффузионный перенос, куда входит молекулярная, капиллярная и фильтрационная диффузия. Если в капиллярнопористом теле конвективный перенос очень мал и им обычно пренебрегают, то в случае пористых сред это можно сделать не всегда. [c.508]

Диф ренциальное уравнение напорной фильтрации яляется частным случаем дифференциального уравнения переноса массы в капиллярно-пористых телах. Если положить р = р, Ь = 1, ГО ИЗ уравнЁНия (6-1-11) получим дифференциальное уравнение напорной фильтрации [c.434]

Второй специфической особенностью массо- и теплопереноса в капя- лярао-пористых телах является частичное заполнение влагой пор и капилляров тела, т. е. часть капилляров заполнена жидкостью или льдом, а остальная часть — парогазовой смесью. Количество влаги в том или ином состоянии в процессе массо- и теплопереноса изменяется поэтому при выводе уравнений переноса необходимо учитывать изменение коацентрации влаги в капиллярах тела. [c.49]

Теплообмен между капиллярно-пористым телом и потоком смеси газов представляет не только teopeTH4e Knft интерес, но и имеет большое практическое значение. Если теплообмен происходит при наличии испарения жидкости, то механизм тепло- и массопереноса в пограничном слое вблизи поверхности тела значительно усложняется и не может быть описан классическими закономерностями переноса тепла и массы вещества. Например, при испарении жидкости со свободной поверхности в условиях вынужденной конвекции зависимость между критериями Nu, Re и Рг, как показали А. В. Нестеренко [1] и Ф. М. Полонская [2], не описыза-ется обычными эмпирическими соотношениями, применяемыми в теории теплообмена. Формулы А. В. Нестеренко имеют вид [c.16]

Если молекулярная масса вдуваемого газа-охладителя отличается от молекулярной массы газа основного потока, на повер.хности обтекаемого тела образуется двухкомпонентиый пограничный слон из газов с различными молекулярными массами. Обычный механизм переноса массы и энергии дополняется диффузионным переносом, который в условиях пористого охлаждения является весьма сложным. В этом случае наряду с диффузионным потоком массы, обусловленным градиентом концентрации, появляется относительное движение компонентов смеси вследствие неоднородности температуры внутри пограничного слоя (термическая диффузия). Термическая диффузия сопрвождается обычной диффузией, поскольку в пограничном слое имеет место градиент концентрации. Направления действия обычной и термической диффузии могут быть одинаковыми или противоположными. Это зависит от соотношения молекулярных масс вдуваемого газа и газа основного потока. Установившееся состояние возможно, если разделительный эффект термической диффузии уравновешивается перемешивающим действием обычной диффузии. Однако независимо от того, наступило или не наступило установившееся состояние, градиент температуры вызывает градиент концентрации, а термическая диффузия — непрерывное перемещение компонентов смеси. [c.288]

В последние годы все интенсивнее развивается новое научное направление в термомеханике — исследование динамических процессов в анизотропных и изотропных телах с учетом конечной скорости распространения тепла 118, 41, 60]. Вводя в принцип Онза-гера характеристику скорости изменения теплового потока — тепловую инерцию, С. Калискии [68] установил обобщенный закон теплопроводности анизотропных тел. Для изотропных тел этот закон впервые установил А. В. Лыков [36, 37] как гипотезу о конечных скоростях распространения тепла и массы для тепло- и влаго-переноса в капиллярно-пористых телах. Учитывая члены, появляющиеся в уравнении теплопроводности и граничных условиях теплообмена, полученных на основе обобщенного закона, приходим к обобщенной теории теплопроводности. Задачи теплопроводности, решаемые на основе этой теории, назовем обобщенными. История развития данного направления в теплопроводности достаточно полно представлена К. Баумейстером и Т. Хамиллом 13]. А. В. Лыков (381, проанализировав обобщенную задачу теплопроводности для полупространства, граничное значение температуры которого изменяется в начальный момент времени незначительно, оставаясь далее постоянным, интерпретирует скорость распространения тепла как производную по времени от глубины проникновения тепла. [c.3]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...