Перенос вещества в потоке

Безразмерная концентрация определяется условиями переноса вещества в потоке газа. Уравнение диффузии в случае изотропной турбулентности можно написать в виде [c.114]

ПЕРЕНОС ВЕЩЕСТВА В ПОТОКЕ [c.40]

Формально такое явление наблюдается при рассмотрении турбулентного течения. Однако существенное отличие состоит в том, что пульсационная составляющая распределения скорости определяется периодической структурой поверхности раздела волновой пленки жидкости, определяемой из решения уравнения Навье-Стокса, а следовательно, не носит характер случайной величины, как это имеет место при турбулентном течении. Такой характер распределения скорости, представленный формулой (1.3.12), вносит существенные коррективы в природу уравнения конвективной диффузии для волновой пленки. На самом деле, если два первых члена уравнения (1.3.8) по форме напоминают уравнение переноса вещества в гладкой жидкой пленке (при а => 0), то его третий член ответствен за волновую природу массообмена. Этот член но форме напоминает добавку к потоку вещества, обусловленную турбулентным переносом. Но как и для случая распределения скорости (1.3.12), эта добавка носит периодический, а не случайный как это имеет место при турбулентном потоке вещества. [c.22]

Плотность массового потока вещества может быть выражена через градиент осредненной во времени концентрации, но в этом случае в законе Фика коэффициент молекулярной диффузии D надо заменить на D + D , где D — коэффициент турбулентного переноса вещества. В этом случае дифференциальное уравнение массообмена для турбулентного потока приводится к виду [c.262]

Число Рвд подобно числу Re определяет структуру потока. По тому, велико ли число Кед по сравнению с единицей или мало, можно судить о том или ином характере переноса вещества. В первом случае молекулярной диффузией можно пренебречь по сравнению с конвективным переносом вещества, во втором — наоборот, молекулярная диффузия является определяющей. [c.236]

Аналогично переносу теплоты различают молекулярную диффузию (диффузию) и конвективный перенос вещества. Диффузией называется перенос вещества в смеси, обусловленный тепловым движением микрочастиц. При небольших перепадах давлений и температур в двухкомпонентной смеси газов плотность потока массы одного из компонентов за счет диффузии определяется законом Фика [c.223]

В качестве ингибиторов коррозии графита можно использовать альдегиды, кетоны или органические кислоты, а также смеси этих соединений [87]. В одном из способов защиты от коррозии графита и переноса массы в потоке теплоносителя (СО2) [88] предлагается периодически вводить газообразные соединения, склонные к пиролизу СО, СН4, светильный газ. При этом в результате пиролиза образуется защитный слой, препятствующий окислению. Защитным действием обладают также вещества, содержащие дейтерий [89]. [c.224]

Это уравнение по своей общей форме аналогично уравнению (2.2). Однако вместо простого количества тепла поток энергии (1Ф за время dt, обусловленный как теплопередачей, так и переносом вещества. В дальнейшем мы подсчитаем действительную величину dФ для некоторых конкретных случаев (см. гл. V). Для энтальпии напишем выражение [c.29]

Фазовые превращения и термический перенос вещества в материале отсутствуют, потоки на поверхности постоянны, [c.179]

Метод стационарного потока получает все большее распространение, что объясняется его универсальностью, возможностью раздельного определения количества продиффундировавших смесей жидкостей и паров и скорости их проникания, автоматизацией процесса исследования. Основным недостатком метода является трудность, а порою и невозможность определения констант переноса веществ в полимерных мембранах и пленках значительной толщины, особенно для полимеров, находящихся в стеклообразном состоянии. [c.9]

Перенос вещества с потоком движущейся жидкости называют конвекцией. Этот перенос можно создать искусственно, применяя размешивание. В естественных условиях к конвекции может привести местное разогревание электролита в зоне реакции, образование газа и отрыв его пузырьков от электрода и т.д. [c.79]

Коэффициент диффузии различных газов находится в пределах от 10 до 10 м /сек. Для скорости течения w = i м/сек толщина граничного слоя оказывается менее 0,05 мм. Таким образом, диффузионный перенос вещества в набегающем потоке осуществляется в весьма тонком пограничном слое. [c.58]

Удельный поток диффузионного переноса вещества в рассматриваемых условиях определяется выражением [c.59]

В случае идеальной картины диффузии в жидкости (отсутствие конвективных тепловых, плотностных, акустических потоков), как показывают количественные оценки Г61], энергия звуковых волн ничтожно мала по сравнению с энергией теплового движения молекул, так что сколько-нибудь значительного изменения кинетической энергии молекул, а следовательно, и коэффициента диффузии в среде не происходит. Таким образом, при используемых на практике величинах частот и интенсивностей процесс переноса вещества в свободной жидкости в идеальных условиях звуковыми колебаниями ускорен быть не может. [c.299]

Гидродинамические особенности турбулентного потока в канале были рассмотрены в гл. 3. Здесь же следует отметить влияние гидродинамических условий на перенос вещества. В пограничном слое толщиной 5,. (рис. 15-2) происходит резкое, близкое к линейному изменение концентраций поскольку в этой области потока скорость процесса определяется молекулярной диффузией, роль конвективной диффузии мала. Это объясняется тем, что на границе раздела фаз усиливается тормозящее действие сил трения между фазами и сил поверхностного натяжения на границе жидкой фазы. Образование гидродинамического пограничного слоя вблизи поверхности раздела фаз ведет к возникновению в нем диффузионного пограничного слоя толщиной 5д, обычно не совпадающей с 5,.. В ядре потока массоперенос осуществляется в основном турбулентными пульсациями, поэтому концентрация распределяемого вещества в ядре потока практически постоянна. Как отмечалось выше, перенос вещества движущимися частицами, участвующими в турбулентных пульсациях, называют турбулентной диффузией. Перенос вещества турбулентной диффузией описывается уравнением, аналогичным уравнению (15.14а) [c.16]

Ре =-(Ре = —) а О Критерий теплового (массового) подобия. Тепловое (диффузионное) число Пекле Характеризует соотношение конвективного и молекулярного переносов теплоты (вещества) в потоке [c.317]

При наличии диффузии наряду с потоком урс данного вещества вместе со всей жидкостью имеется ещё и другой поток, который приводит к переносу веществ в смеси даже при отсутствии движения жидкости в целом. Пусть 1 есть плотность этого диффузионного потока, т. е. количество рассматриваемого вещества, переносимого путём диффузии в единицу времени через единицу поверхности ). Тогда для изменения количества этого вещества в некотором объёме имеем [c.271]

Турбулентный режим. Как отмечалось ранее, течение волновой пленки жидкости и массообмен в ней имеет ряд характеристик, свойственных турбулентному режиму. Это, в первую очередь, наличие пульсационной составляющей в распределении скорости и турбулентного потока вещества в суммарном переносе субстанции. При турбулентном режиме подобные составляющие, в отличие от рассмотренных ранее при волновом течении, имеют случайный характер. Корреляция случайных величин (будь то скорости или концентрации) остается неизвестной, поэтому приходится пользоваться теми или иными моделями, отличающимися между собой как точность [c.26]

Плотность полного потока 1в, п, вообще говоря, не сводится к конвективному потоку Ви, т. е. к переносу величины В с потоком вещества, а содержит также члены другой природы (тепловой поток, диффузионный поток н т. д.) [c.10]

Параметры подобия. Рассматриваемые в термодинамике процессы могут быть сопряжены не только с изменением термических параметров, но и с изменением таких свойств вещества, как вязкость, теплопроводность, диффузия и т. д., существенно влияющих на поле скоростей в потоке вещества или на распределение температур и концентраций, а в конечном счете и на интенсивность процессов переноса импульса, теплоты, вещества. Относительная величина, а следовательно, и влияние различных явлений переноса характеризуется безразмерными параметрами, называемыми критериями или параметрами подобия. [c.215]

Диффузионные потоки. В системе, состоящей из двух (или нескольких) веществ, содержание которых в разных точках системы различно, концентрация каждого из веществ с течением времени изменяется. Изменение состава системы может происходит как за счет макроскопического движения, так и вследствие молекулярного переноса вещества (диффузии). [c.343]

При этом компоненты газа, диффундирующие вследствие наличия градиента концентрации, перенося энтальпию, являются источниками потока энергии, который при определенных условиях может превысить поток теплоты за счет теплопроводности. Кроме переноса вещества, обусловленного переменной концентрацией, образуются диффузионные потоки, вызванные градиентами температур (термодиффузия) и давления (бародиффузия). Эти две составляющие диффузионного потока не имеют существенного значения, и поэтому при изучении теплопроводности в потоке газа, обтекающем тело, их не учитывают. Ионизацию воздуха при числах < 20 25 можно также не учитывать. [c.702]

Основной причиной появления молекулярных потоков массы компонентов в смеси является неоднородность их концентраций. Вследствие молекулярного перемешивания смеси осуществляется перенос вещества данного компонента из области с более высокой концентрацией в область с пониженной концентрацией. Этот процесс описывается законом концентрационной диффузии — законом Фика (который во многом похож на закон теплопроводности Фурье) [c.36]

Поток энергии ё, переносимый молекулярным путем при наличии диффузионного переноса вещества, должен включать в себя перенос энергии за счет диффузии. В этих условиях (из-за проницаемости контрольной поверхности, относительно которой данный поток энергии рассматривается) понятие потока теплоты становится неоднозначным и его применение может привести к различным двусмысленностям и недоразумениям. Поэтому при анализе процессов в смесях предпочтительнее использовать понятие потока энергии, переносимого молекулярным путем, а не потока [c.39]

При изучении законов переноса в потоках жидкостей и газов рассматриваются три величины векторная — импульс, или количество движения, и две скалярные — тепло и вещество. В движущемся потоке в общем случае наблюдается неоднородность таких величин, как скорость, температура и концентрация вещества. Вследствие этой неоднородности в среде возникают явления переноса импульса, тепла и массы. [c.13]

Передача энергии в результате переноса вещества (массы) происходит тогда, когда тело (система) имеет открытые или проницаемые границы, через которые поступает вещество от других тел. Пусть поступающее вещество состоит из т компонентов, причем плотность потока т-го компонента в данной точке граничной поверхности Q -> [c.8]

Условия преобразования энергии в потоке, когда помимо обмена энергией в тепловой и механической форме происходит перенос вещества, встречаются в теплоэнергетике не менее часто, чем условия закрытой системы. При этом вещество поступает из области одного давления при удельном объеме и удаляется в область другого давления р. при удельном объеме Уо. Совершающиеся в этих условиях процессы делят в свою очередь на две обширные группы процессы, в которых изменением кинетической энергии можно пренебречь (рис. 3.1,6), и процессы, в которых изменение кинетической энергии является значительной, а часто даже единственной, формой работы. [c.22]

Как уже отмечалось, диффузионный поток вещества зависит не только от градиента концентрации, но и от градиентов других потенциалов. Рассмотрим еще раз взаимосвязь градиентов концентрации и температуры. Хотя градиенты давления и массовых сил также могут вызывать перенос вещества, в рассматриваемых в настоящей книге вопросах они не играют роли. Точные соотношения для диффузионного потока в газах низкой плотности получены с помощью кинетической теории. Бэрон [Л. 5] предложил следующее уравнение для плотности диффузионного потока компонента 1 в бинарной смеси, обусловленного градиентами концентрации и температуры (вывод этого уравнения приведен в книге Чепмена и Каулинга [Л. 6]) [c.31]

Вынесенная переходная зона только в том случае может выполнять свою роль, когда зона максимальных отложений сосредоточена в относительно узком диапазоне теплосодержания рабочего тела. В прямоточных котлах сверхкритического давления наблюдается значительное расширение зоны образования отложений в парообразующих трубах. Так, если в котлах докритическнх давлений основное количество отложений образуется в диапазоне теплосодержаний, равном 80 ккал кг, то в котлах сверхкритического давления диапазон теплосодержаний, занятых интенсивными отложениями, составляет 150—250 ккал1кг. Причиной этого обстоятельства следует считать как уменьшение транспортирующей способности пара по сравнению с водой, так и более интенсивное протекание процесса переноса вещества из потока к стенкам труб в зоне фазового перехода, Размещение поверхностей нагрева со столь большим приращением теплосодержания среды в конвективном газоходе сопряжено с большими трудностями и приводит к значительному перерасходу металла. Поэтому в последние годы повсеместно отказались от вынесения переходной зоны из топочной камеры одновременно были резко повышены требования к качеству питательной воды. [c.61]

Энергия турбулентных молей (бтурд) определяется энергией всего неоднородного множества молекулярных носителей, заключенных в турбулентных молях. В процессе переноса энергии турбулентными молями вещества в потоке среды одновременно осуществляется сложный нестационарный перенос энергии молекулярными носителями в самих турбулентных молях. В этих условиях интенсивный перенос турбулентных масс в потоке порождает значительную неоднородность температур в пространстве и во времени. Время уничтожения температурных неоднородностей зависит от размеров турбулентных молей, и для описания процесса турбулентного переноса тепла неизбежно приходится пользоваться осредненными значениями температуры. Особенно заметными температурные неоднородности в турбулентном потоке оказываются в местах больших градиентов температур, например у обтекаемой стенки с отводом или притоком тепла на поверхности. [c.29]

Рассмотрим теперь ту область потока, где перенос вещества в поперечном направлении максимален, т.е. dqa/dxa = 0. В этой области изменяется лишь средняя концентрация, а ее среднеквадратичное отклонение от среднего значения почти постоянно. В силу сказанного можно ожидать, что р(ж,х)/сг (s = onst) будет слабо зависеть от х. Тогда имеем [c.365]

Рассмотрим циркуляционный метод диффузионного насыщения [53, 54]. В основе этого метода получения покрытий лежит явление переноса вещества в замкнутом газопроводе в условиях непрерывного воспроизводства газа-переносчика. Газ передвигается с помощью вентилятора. Принципиальная схема установки для алитирования показана на рис. 22. Образцы 1, подлежащие али-тированию (N1, ЖС6-К и другие), помещают в низкотемпературную печь, а алюминий 3 как источник насыщающего элемента — в высокотемпературную печь. Газовая переносящая среда (А1С1з) поступает из обогреваемой реторты 2, обеспечивая давление в газопроводе около 0,1 МПа (1 атм). Скорость газового потока регулируют в пределах 0,66—2,5 м/с. Процесс ведут в отсутствие воздуха, который откачивают до начала опыта насосом 5. [c.51]

При достаточно высоких температурах в двух- и многоатомных газах 1Воз.Н икает термическая диссоциация. В связи с этим интересно исследовать влияние диссоциации на процессы течения и теплообмена. В дальнейшем для простоты будем предполагать, что скорость диссоциации намного превышает скорости конвективного и диффузионного переносов вещества. В этом случае в каждой точке потока имеет место химическое равновесие и состав смеси зависит лишь от давления и температуры в данной точке. Хорошо известно, что если диссоциация носит равновесный характер, то процессы течения и теплообмена описываются уравнениями неразрывности, движения и энергии, которые имеют ТОТ же вид, что и в случае однородного газа . Влияние же диссоциации проявляется лишь через физические свойства, входящие в эти уравнения. В качестве таких физических свойств принимаются некоторые эффективные значения плотности, энтальпии, теплоемкости, теплопроводности и вязкости, рассчитанные с учетом реакции диссоциации. Граничные условия при гомогенной равновес юй диссоциации такие же, как и в случае теплообмена и движения однородного газа, если только поток не взаимодействует с материалом стенки, что в дальнейшем и предполагается. [c.189]

Коэффициент теплопроводности к в законе Фурье (8.1) характеризует способность данного вещества проводить теплоту. Значения коэффициентов теплопроводности приводятся в справочниках по теплофизическим свойствам веществ. Численно коэффициент теплопроводности l==q/grad t равен плотности теплового потока при градиенте температуры 1 К/м. Понять влияние различных параметров, а иногда и оценить значение X можно на основе рассмотрения механизма переноса теплоты в веществе. Согласно молекулярно-кинетической теории коэффициент теплопроводности в газах зависит в основном от скорости движения молекул, которая в свою очередь возрастает с увеличением температуры [c.71]

Синфазность в технологии. Процессы разделения и очистки веществ, как правило, проводят в интенсивных гидродинамических режимах. Это и понятно, так как в уравнения переноса входят конвективные члены, зависящие от гидродинамической обстановки. Но сама обстановка неоднородна и ею можно управлять, например геометрией единичного тела или системы тел, взаимодействующих со средой. Все сказанное выше указывает на возможность существование определенных сослно-шсний между гидродинамическими, концентрационными полями и геометрическими характеристиками контактных устройств, в том или ином виде взаимодействующими с потоками сплошной среды. Эти соотношения должны обеспечить максимальный перенос вещества или высокоэффективный массообмен. Одним из таких соотношений является синфазность геометрических и концентрационных нолей. [c.31]

Коэффициент фт представляет собой химический потенциал т-го компонента. Знак минус в (1.4) объясняется тем, что передаваемаяэнергия считается положительной, если поток вещества направлен внутрь рассматриваемой системы. Передаваемая при переносе вещества энергия эквивалентна работе, поэтому передаваемую с потоком вещества энергию принято обозначать через L ,. [c.8]

Рассмотрим случай чистой диффузии, когда = 0. Предположим, что имеются только два компонента, причем сумма масс их Gj + Сг = G неизменна тогда имея в виду, что прирост энтропии вследствие необратимости процесса диффузионного переноса вещества должен определяться величиной —ф1 dGi — ср dG — —(фх — ср ) dGj, которая одна только содержит в себе характеристики этого процесса (в частности плотность диффузионного потока), ваключаем, что для единицы объема [c.162]

В движущихся газах и жидкостях происходит конвективный тепломассообмен. К молекулярному переносу добавляется конвекция — перенос вещества, импульса и энергии макроскопическими объемами среды, перемещающимися со скоростью W. При этом вектор скорости w выступает как расходная характеристика ее численное значение равно материальному объему, переносимому за единицу времени через единицу контрольной поверхности, нормальной к направлению скорости. Умножая w на плотность (т. е. содержание в единице объема) переносимой субстанции, получают соответствующий конвективный поток. Например, вектор плотности потока массы j, Kr/iM - ), определяют соотношением j=pw. Величина р/г, Дж/м , представляет собой объемную плотность энтальпии поэтому конвективный поток энтальпии 7л,конв, Вт/м , записывается следующим образом [c.8]

Термодинамика имеет дело с превращениями энергии. Своеобразие превращений энергии при трении и изнашивании заключается в их многообразии. Пластическая деформация жесткопластического тела (металла, полимера) протекает в условиях неоднородного напряженного состояния, неоднородного химического потенциала и температур , . В соответствии с принципом Ле-Шателье всякое внешнее воздействие, выводящее тело (систему) из равновесия, инициирует в нем процессы, стремя1циеся ослабить результаты этого воздействия. Поэтому образование разрыва спло1пности материала при появлении дефектов структуры должно вызывать перенос массы окружающего материала к месту дефекта, чтобы заполнить и уменьшить разрыв. Возникновение переноса вещества при пластической деформации металла является следствием локального изменения химического потенциала в очаге деформации от его значения в сплошном металле. Таким образом, развитие процесса пластического деформирования характеризуется соотношением конкурируюпщх потоков энергии, стремящихся разрушить материал и противостоящих его разрушению [1]. [c.113]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...