Интегральная форма уравнений.

Усреднив локальные уравнения межфазного переноса субстанций по участку поверхности, можно получить интегральную форму уравнений

(121)

(122)

(123)

В общем случае при одновременном изменении кинетического коэффициента и движущей силы по межфазной поверхности такая запись является условной, так как невозможно разделить осреднение кинетического коэффициента и движущей силы. Можно независимым образом усреднить одну из величин, но тогда значения второй будет зависеть от характера изменения первой.

Более того, использование уравнений (121) - (123) усложняется возможностью различного относительного движения фаз. Выделяют следующие схемы:

а) прямоток или параллельный ток (движение фаз в одном из направлений);

б) противоток (движение фаз в противоположных направлениях);

в) перекрестный ток (движение фаз во взаимно перпендикулярных направлениях);

г) смешанный ток (движение одной из фаз в одном направлении, а другой как в том, так и в противоположном направлениях).

Если для вариантов а) и б) достаточно интегрирования по одной координате х, то для в) и г) необходимо интегрировать по координатам х и z. Строгий подход предполагает непосредственное интегрирование в уравнениях (121) - (123).

На практике при расчете промышленных аппаратов, как правило, пренебрегают изменением кинетических коэффициентов межфазного переноса, используют их значения, найденные через осредненные коэффициенты массо-, тепло-импульсоотдачи, а среднюю движущую силу для прямоточного и противоточного движения считают как среднелогарифмическую. Для перекрестного и смешанного тока вводится поправочный коэффициент, уменьшающий величину средней движущей силы. Однако прежде чем воспользоваться этими упрощениями, следует оценить ошибку, которую они могут дать в условиях рассматриваемой задачи.

Рис. 8. Схемы относительного движения фаз: а) прямоток, б) противоток, в) пе-рекрестный ток, г) смешанный ток.

Часть II Гидромеханические (импульсообменные) процессы и аппараты

Гидромеханическими (импульсообменными) называются процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса импульса. Аппараты, служащие для проведения таких процессов называются гидромеханическими.

Объектами изучения гидромеханики являются жидкости и газы, рассматривающиеся как сплошные среды, обладающие свойством неограниченной деформируемости или текучести. Зачастую, для краткости говорят лишь о жидкости, подразумевая, что газ, с точки зрения гидромеханики обладает точно такими же свойствами, за исключением сжимаемости, которой можно пренебречь при скоростях, значительно меньших скорости звука.

Гидромеханику можно подразделить на гидростатику и гидродинамику. Гидростатика рассматривает равновесие среды, находящейся в состоянии покоя, относительно стенок аппарата, а гидродинамика - движение среды с учетом приложенных к ней сил. С другой стороны гидростатику можно рассматривать как частный случай гидродинамики покоящейся среды. И если основным уравнением гидродинамики является уравнение движения, то гидростатика описывается его частным случаем - уравнением равновесия Эйлера. Наука, изучающая применение законов гидромеханики в инженерной практике называется гидравликой. Мы рассмотрим лишь те разделы гидромеханики, которые наиболее важны для понимания и описания процессов и аппаратов химической технологии.