Межфазный перенос субстанции.

Проведение процессов химической технологи сопровождается переносом субстанций из ядра одной фазы через границу раздела фаз в другуюю. В зависимости от вида переносимой субстанции можно выделить массо-, тепло-, импульсопередачу. В поцессе межфазного переноса субстанции можно выделить три стадии:

• перенос субстанции от ядра первой фазы к границе раздела фаз;

• перенос через границу раздела фаз;

• перенос от границы раздела фаз к ядру второй фазы.

Перенос от границы раздела фаз к ядру фазы или от ядра к границе в зависимости от вида субстанции называют массо-, тепло-, импульсоотдачей.

Уравнения массо-, тепло-, импульсоотдачи. Локальная форма уравнений.

Рассмотрим элементарный участок межфазной поверхности dF, совпадающей с плоскостью XOY. Поток субстанций направлен вдоль оси Z, движение фазы по оси X.

Z

W_x

X

Рис.2.5

Рассмотрим поток субстанций за счет молекулярного и турбулентного механизмов переноса:

• j^gг_iz – диффузионный поток массы,

• q^тг_z – поток тепла за счет теплопровоности,

• ^вг_zx – вязкий поток импульса (тензор вязких напряжений).

Как правило, конвективный перенос субстанции через границу раздела фаз отсутсвует.

Проекция теплового потока за счет теплопроводности на ось Z :

q^тг_z = -( + _т)* dT/dz z=0 (2.64)

использование этого закона затруднительно, так как неизвестен закон распределения температур в тепловом пограничном слое т. В пределах т температура меняется от Т_г (температура поверхности раздела фаз) до Т_я (температура на внешней границе теплового пограничного слоя, равной температуре ядра). В ядре фазы температура не меняется. По закону Ньютона тепловой поток q^тг_z может быть записан:

q^тг_z = (Т^г - Т^я) (2.65)

Здесь  - коэффициент теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи зависит от многих факторов: режима движения и физических свойств среды, геометрических параметрос каналов и т.д.

Разница значений субстанций у границы раздела фаз и в ядре фазы носит название движущей силы субстанции отдачи.

Аналогичным образом могут быть получены уравнения массо- и импульсоотдачи: j^gг_iz= i (C^г_i - C^я_i) = _i(^г_i - ^г_i) (2.66)

^вг_zx = j(W^г_x - W^г_x) (2.67)

Здесь i, j – коэффициенты массо-, и импульсоотдачи. Коэффициент массо-, тепло-, импульсоотдачи определяется:

_i = м/с (2.68)

 = Вт/м²с 2.69)

j = кг/м2с (2.70)

Следовательно, коэффициенты массо-, тепло-, импульсоотдачи являются кинетическими характеристиками этих процессов и отражают, соответственно, количество вещества (компонента), тепла и импульса, переносимое от границы раздела фаз к ядру фазы или в обратном направлении за еденицу времени, через еденицу межфазной поверхности и приходящиееся на еденицу движущейся силы.

Лекция 3 Общая схема процесса математического моделирования Основы теории подобия. Инварианты и критерии подобия. Методы получения критериев подобия