Конвективная диффузия – перенос массы обусловлен перемещением потоков ве-ва
Поле концентрации – это совокупность значение концентраций компонентов в рассматриваемой системе.
Градиент концентрации – это вектор направленный нормально к изоконцентрации, в сторону возрастание концентрации и численно равный частной производной
Где
–
единый вектор
– скаляр
градиента концентрации
44 Концентрационная молекулярная диффузия. Закон Фика (первый закон Фика). Коэффициент концентрационной диффузии.
Концентрационную диффузию – это молекулярная диффузия, в которой перенос масс происходит имеющая при постоянной температуре и давление во всех точках, но с различной концентрацией.
1 закон Фика: Количество массы данного компонента, проходящей через изоконцентрационную поверхность, пропорционально градиенту его концентрации, площади его поверхности и длительности его процесса
Где
– коэффициент молекулярная диффузия
Если коэффициент молекулярной диффузии и градиент концентрации изменяются по изоконцентрационной поверхности и по времени, то закон Фика принимает вид:
Знак минус указывает на то, что векторы количества массы и градиента концентрации направлены в противоположные стороны.
Для потока массы:
Плотность потока массы:
Коэффициент
молекулярной диффузии
числено равен массе рассматриваемого
компонента, проходящего через единицу
изоконцентрации.
Если
известно значение
заданной пары газов
при одних и тех же режимных параметров
(
,
то определить коэффициент молекулярной
диффузии
для той же пары газов при других параметрах
(
можно по формуле:
Для слаборазбавленных растворов рекомендуют использовать формулу:
Где
– динамическая вязкость
45 Термодиффузия. Коэффициент термодиффузии. Термодиффузионное соотношение.
Термодиффузию – это молекулярная диффузия, в которой перенос масс происходит при постоянном давление во всех точках, но с различной концентрацией и разностью температуры.
Рассмотрим систему, в которой в какой-то промежуток времени в которой концентрация во всех точках одинакова, но различна температура.
В такой системе возникает перемешивание компонента.
Компоненты с большей массой будут увеличивать свою концентрацию в местах, где наиболее низкая температура.
В эту же область будут стремиться компоненты, состоящие из более крупных компонентов.
Явление изменяющую концентрацию, обусловленное разностью температур в различных точках системы называется эффект Соре
Плотность потока массы при термодиффузии:
Где
– коэффициент термодиффузии і-того
компонента.
и
46 Бародиффузия. Коэффициент бародиффузии. Бародиффузионное соотношение.
В системам, в разных точках которых общее давление неодинаково – наблюдается перемещение компонентов, при этом компоненты будут перемещаться в область с повышенном давлением.
Плотность потока массы при бародиффузии:
Где
– коэффициент бародиффузии і-того
компонента.
и
47 Дифференциальное уравнение концентрационной диффузии (второй закон Фика).
Второй закон Фика: Устанавливает зависимость концентрации, координат и временем для процесса распространения массы путем молекулярной диффузии.
Где
48 Конвективная диффузия. Массоотдача. Коэффициент массоотдачи.
Конвективная диффузия – перенос массы обусловленный переносом мольных объёмов компонентов составляющей смеси.
Конвективная диффузия всегда сопровождается молекулярной диффузией – совместный перенос масс – конвективный массообмен или массоотдача.
,
кг
Где
– это коэффициент
массоотдачи,
м/с.
– это
концентрация компонентов на 2-х
изоконцентрационных
поверхностях
(коэффициент массоотдачи) – численно равен количеству массы передаваемой в ед. времени от ед. площади одной изоконцентрационной поверхности к другой. Также зависит от гидродинамических условий среды.
49 Дифференциальное уравнение конвективного массообмена (конвективной диффузии).
В рассматриваемом пространстве выделим элементарный параллелей перенос массы в котором будет происходит, как за счет молекулярной диффузии, так и за счет движения массы.
Если массообмен усложняется термодиффузией, то необходимо учитывать и этот процесс. Тогда в ДУ массоотдачи следует добавить выражение, учитывающее этот процесс.
Если конвективная массоотдача с бародиффузией, то ДУ примет вид:
При наличие термо- и бародиффузии ДУ привет вид:
50 Дифференциальное уравнение массоотдачи.
Рассмотрим массообмен между жидкостью или газовой средой и поверхностью твердого тела.
У самой поверхности перенос масс будет происходить благодаря молекулярной диффузии:
Элементарная
поверхность
обменивается
со средой той же массой, но определённой
по уравнению массоотдачи:
51 Диффузионные числа (критерии) подобия: диффузионные числа подобия Нуссельта, Пекле, Прандтля, Фурье. Число Лыкова (Льюиса-Семенова). Число Гухмана.
Используя теорию подобия физических процессов в сочетание с ДУ массообменных процессов, можно получить целый набор диффузионных критериев подобия:
ДКП Нусельта:
Где – коэф-нт массоотдачи
– коэф-нт
молек-ой диф-ии
Диффузионное число Нусельта – определяемое число подобия.
ДКП Фурье:
– связь между скоростью изменения
полей концентрации, физических
характеристик.
Где – длительность процесса
ДКП Пекле:
ДКП Прандля:
– мера подобия концентрационных и
скоростных полей в потоке движущейся
среды.
ДКП Фурье, Пекле, Прандля и Рейндольс – определяющие КП диффузионных процессов (также Гухман и Лыкова)
Число
Лыкова (Льюиса-Семенова):
– мера подобия концентрационных и
температурных полей.
ДКП Гухмана – Влияние массобмена на теплообмен с одновременным их протеканием.
Где r – удельная теплота парообразование ве-ва.
–
температурный
напор теплоотдачи
Диффузионных
критериев подобия Стэнтона:
52 Уравнения подобия массообмена (общий вид).
Диффузионных критериев подобия Стэнтона:
1 Виды конденсации пара и особенности теплообмена при конденсации.
2 Теория пленочной конденсации Нуссельта.
3 Теплоотдача при конденсации неподвижного пара и ламинарном течении пленки конденсата. Формула Капицы для волнового течения пленки. Решения в безмерном виде.
4 Теплоотдача при конденсации неподвижного пара и турбулентном течении пленки конденсата.
5 Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара на горизонтальных трубах и пучках труб.
6 Теплоотдача при пленочной конденсации пара, движущегося внутри труб.
7 Влияние различных факторов на теплоотдачу при конденсации пара.
8 Режимы кипения в большом объеме и особенности теплообмена.
9 Механизм парообразования и теплообмена при пузырьковом кипении. Минимальный радиус и отрывной диаметр парового пузырька.
10 Зависимость теплового потока и коэффициента теплоотдачи при кипении от температурного напора (кривая кипения). Кризисы кипения.
11 Влияние различных факторов на теплоотдачу при кипении.
12 Теплоотдача при пузырьковом кипении в условиях свободного движения.
13 Особенности движения и теплоотдача при кипении жидкости внутри труб.
14 Теплоотдача при кипении жидкости на горизонтальных пучках труб.
15 Основные понятия теплового излучения. Поглощательная, отражательная и пропускательная способности. Абсолютно черное и абсолютно белое тело. Виды лучистых потоков.
16 Основные законы излучения. Закон Планка, закон смещения Вина.
17 Закон излучения Стефана-Больцмана.
18 Излучение реальных тел. Степень черноты, серое излучение. Закон Стефана-Больцмана для реального (серого) излучения. Закон Кирхгофа.
19 Теплообмен излучением между параллельными поверхностями в прозрачной среде.
20 Теплообмен излучением при наличии экранов.
21 Теплообмен излучением между телом и оболочкой (одно тело внутри другого).
22 Особенности излучения газов.
23 Смешанный теплообмен. Особенности расчетов.
24 Солнечная радиация и учет теплопритоков от нее.
25 Типы теплообменных аппаратов. Схемы движения теплоносителей.
26 Уравнение теплового баланса теплообменного аппарата и его варианты.
27 Уравнение теплопередачи для теплообменного аппарата.
28 Средний температурный напор в теплообменном аппарате.
29 Виды теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов. Расчетные температуры теплоносителей.
30 Сравнение схем движения теплоносителей.
31 Графоаналитический метод теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов.
32 Основы гидродинамического расчета теплообменных аппаратов.
33 Оребренные (ребристые) поверхности. Виды оребрения.
34 Теплообмен в стержне (ребре) постоянного сечения. Коэффициент эффективности ребра.
35 Теплоотдача оребренной поверхности.
36 Передача теплоты через оребренную (ребристую) стенку.
37 Теплопроводность при нестационарном режиме. Аналитическое описание процесса.
38 Приведение уравнений нестационарной теплопроводности к безразмерному виду. Представление решений для температурного поля и количества теплоты в безразмерном виде.
39 Охлаждение (нагревание) неограниченной пластины. Особенности задачи. Решение для температурного поля и количества отдаваемой теплоты. Представление решения в безразмерном виде (через числа подобия).
40 Охлаждение (нагревание) бесконечного цилиндра и шара. (Представление решений в безразмерном виде).
41 Расчет охлаждения (нагревания) тел конечных размеров.
42 Понятие о регулярном режиме теплопроводности.
43 Основные понятия массообмена: поле и градиент концентрации, поток массы. Виды массообмена.
44 Концентрационная молекулярная диффузия. Закон Фика (первый закон Фика). Коэффициент концентрационной диффузии.
45 Термодиффузия. Коэффициент термодиффузии. Термодиффузионное соотношение.
46 Бародиффузия. Коэффициент бародиффузии. Бародиффузионное соотношение.
47 Дифференциальное уравнение концентрационной диффузии (второй закон Фика).
48 Конвективная диффузия. Массоотдача. Коэффициент массоотдачи.
49 Дифференциальное уравнение конвективного массообмена (конвективной диффузии).
50 Дифференциальное уравнение массоотдачи.
51 Диффузионные числа (критерии) подобия: диффузионные числа подобия Нуссельта, Пекле, Прандтля, Фурье. Число Лыкова (Льюиса-Семенова). Число Гухмана.
52 Уравнения подобия массообмена (общий вид).