Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Молекулярная диффузия.Конвекция и массоотдача

В потоке идут два вида массопереноса - молекулярный и конвективный.

Молекулярная диффузия – переход распределяемого вещества в неподвижной среде из внутренних слоев данной (первой) фазы к поверхности раздела фаз и, пройдя ее, распределение по всему объему другой фазы, нахо­дящейся в контакте с первой. Она является следствием теплового движения молекул (ионов, атомов), которому оказывают сопротивление силы внутреннего трения.

Молекулярная диффузия описывается первым законом Фика:

d М= -Dd F d τдс /дп (7)

Для всей поверхности F диффузии первый закон Фика выразится как

М = - D Fτдс /дп (7а)

где D-коэффициент молекулярной диффузии; F - поверхность, нормальная к на­правлению диффузии; дс/дп- градиент концентраций вещества на единицу длины пути п диффундирующего вещества; знак минус связан с уменьшением градиента концентраций дс/дп по длине пути диффузии.

Коэффициент молекулярной диффузии D зависит от природы диффундирующего вещества.

Конвекция и массоотдача

Конвективный перенос (конвективная диффузия) характеризуетсяперемещением (переносом) вещества движущимися частицами по­тока в условиях турбулентного движения фаз. Конвективный пере­нос вещества под действием турбулентных пульсаций иногда на­зывают турбулентной диффузией.

Конвективный массоперенос - процесс переноса вещества при движении жидкости или газа. Этот процесс происхо­дит как бы механически - макрообъемными частицами жидкостного или газового потока.

Массоотдачу, так же как и конвекцию, подразделяют на естест­венную и вынужденную, или принудительную. При естественной массоотдаче движение жидкости происходит вследствие разности плотностей в разных точках жидкости, а при вынужденной - вслед­ствие затраты энергии на движение потока извне-с помощью насоса, мешалки и т.п. Очевидно, что естественная массоотдача- процесс медленный и в технике встречается редко, но часто является сопутствующим процессом вынужденной массоотдачи.

По аналогии с эмпирическим законом охлаждения Ньютона (или уравнением теплоотдачи) уравнение массоотдачи имеет сле­дующи й вид:

d²М = β (х_гр - х)dFdτ(8)

где β - коэффициент пропорциональности-коэффициентмассоотдачи.

При установившемся процессе для всей поверхности F массо­отдачи при τ = 1 с уравнение (8) принимает вид

М = β F (х_гр-х).(8а)

Для фазы Ф_у уравнение массоотдачи будет аналогично урав­нению (7.8а), но с соответствующей заменой концентраций.

Размерность коэффи­циента массоотдачи: [β] = [М/ F (у-у _гр ) ] = [ м /с].