Конвективный механизм переноса массы.

Поток массы за счет конвективного механизма связан с конвективной скоростью :

(2.12)

В случае многокомпонентной среды можно рассмотреть поток массы для каждого компонента:

(2.13)

Здесь i – номер компонента, плотность компонента i. Зачастую удобнее использовать поток вещества, а не массы:

(2.14)

Здесь мольная масса компонента i, мольная концентрация.

Турбулентный механизм переноса массы.

Турбулентный перенос массы можно рассматривать по аналогии с молекулярным, как следствие хаотического перемещения вихрей. Вместо коэффициента молекулярной диффузии D_м вводится коэффициент турбулентной диффузии D_т и поток массы i-того компонента за счет турбулентной диффузии записывается в виде:

(2.15)

Если учесть, что молекулярная диффузия сохраняется и при турбулентной диффузии, можно записать:

(2.16)

Поскольку объемы сред, участвующих в турбулентных пульсациях, значительно превышают молекулярные размеры, интенсивность турбулентного переноса массы в пристенной области существенно выше молекулярного.

D_T/D_M 10²10⁵

При конвективном движении среды поток массы (или вещества) определяется как сумма конвективного и молекулярного переноса, а при турбулентном режиме к ним добавляют и турбулентную составляющую.

Перенос энергии.

Полную энергию системы на единицу массы можно записать:

E =U + E_K + E_n (2.17)

U - внутренняя энергия системы

E_K – кинетическая энергия системы

E_n – потенциальная энергия системы.

Энергия может передаваться в виде теплоты или работы.

Теплота- форма передачи энергии на микроуровне.

Работа- форма передачи энергии на макроуровне.

Молекулярный механизм переноса энергии

.Поток тепла за счет молекулярного механизма в условиях механического и концентрационного равновесия может быть представлен в виде:

(2.18)

 - коэффициент теплопроводности

Т – градиент температуры. Это уравнение носит название закона Фурье.

Порядок : для газов  10^-2 Вт/мк

для жидкостей  10^-1 Вт/мк

для металлов  10² Вт/мк

Конвективный механизм переноса энергии.

Поток энергии, переносимый движущимся макроскопическим объемом за единицу времени через единицу поверхности можно записать:

(2.19)

Турбулентный механизм переноса энергии.

Турбулентный перенос энергии можно рассматривать по аналогии с молекулярным:

(2.20)

Коэффициент турбулентной теплопроводности _т определяется свойствами системы и режимом движения среды.

Суммарный поток энергии при конвективном движении складывается из молекулярного и конвективного переноса, а при турбулентном движении из молекулярного, конвективного и турбулентного переноса:

(2.21)

Перенос импульса.

В рассмотренных выше явлениях переноса массы и энергии переносимые субстанции являлись скалярными величинами, а поток скалярной величины есть вектор. Импульс - векторная величина, а ее поток будет обладать большей размерностью, а именно, представлять собой тензор второго ранга, для задания которого требуется уже 9 чисел.