- •1.Основные понятия и определения конвективного теплообмена.
- •2.Диф. Уравнения конвективного теплообмна: уравнение теплоотдачи,энергии,движения,неразрывности.Условия однозначности.
- •3. Гидродинамический и тепловой пограничные слои.
- •4.Теория подобия.Метод масштабных преобразований.
- •5.Критерии подобия и критериальные уравнения.
- •6.Условия подобия физических процессов.
- •7.Средняя тем-ра.Определяющая тем-ра.Эквивалентный диаметр.
- •8.Теплоотдача при вынужденном омывании плоской пов-ти.
- •9.Особенности движения и теплообмена в трубах.
- •10.Теплоотдача при ламинарном и турбулентном течении жид-ти в трубах.
- •11.Теплоотдача при вынужденном омывании одиночной круглой трубы .
- •12.Теплоотдача при поперечном омывании пучков труб.
- •13.Теплоотдача при свободном движении жид-ти в большом объеме.
- •14 Теплоотдача при свободном движении в ограниченном пространстве.
- •15 Общие представления о процессе кипения.Кризисы кипения.
- •16 Теплообмен при кипении жидкости на твердой пов-ти и в трубах.
- •17 Теплоотдача при капельной и пленочной конденсации
- •18 Факторы,влияющие на теплоотдачу при корденсациии.
- •19 Тепловое излучение. Осн понятия и определения.
- •21 Основные законы теплового излучения: законы Планка,Ламберта. Степень черноты.
- •22 Основные законы теплового излучения: законы Кирхгофа,Стефана-Больцмана. Степень черноты.
- •23 Основные понятия массообмена. Закон Фика
- •24 Испарение жидкости в парогазовую среду. Стефанов поток.
- •25 Анология между тепло- и массообменом.
23 Основные понятия массообмена. Закон Фика
Под массообменом понимают самопроизвольный необратимый процесс переноса массы определенного компонента в пространстве с неоднородным полем химического потенциала этого компонента. В простейшем случае неоднородным является поле концентрации парциального давления, при этом процесс переноса имеет определенную направленность
Диффузия осуществляется молекулярным или молярным путем. Молекулярная диффузия – это перенос вещества в смеси, обусловленный тепловым движением микрочастиц. Молярный перенос неразрывно связан с макродвижением самой смеси (конвекцией). Массообмен, обусловленный совместным действием молекул ной диффузии и конвективного переноса вещества, называется конвективным массообменом.
Количество вещества, проходящего в единицу времени через данную поверхность в направлении нормали к ней, называется потоком массы. Он обозначается через J и измеряется в кг/с. Плотность потока массы j – это поток массы, проходящий через единицу поверхности: .
Причиной возникновения потока массы является либо неравномерное распределение концентрации вещества (концентрационная диффузия), либо неоднородность температурного поля (термодиффузия}, либо неоднородность полного давления (бародиффузия).
Если в двухкомпонентной смеси отсутствует макродвижение, а температура и давление постоянны по объему системы, то плотность потока массы одного из компонентов, обусловленного молекулярной диффузией, определяется законом Фика
, (8.1)
где D – коэффициент диффузии, м2/с; Ci – местная концентрация данного компонента, равная отношению массы компонента к объему смеси, кг/м3; градиент концентрации (вектор), кг/м4.
В этом случае движущей силой является градиент концентрации. Так как плотность потока массы направлена в сторону убывания концентрации, а градиент концентрации – в противоположную сторону, то в выражении (8.1) присутствует знак «минус». Закон Фика описывает концентрационную диффузию, в результате которой переносится основная доля вещества.
Если температура по объему смеси неодинакова, то под действием градиента температур также происходит перенос вещества – термическая диффузия (эффект Соре).
где ρ – плотность смеси; – относительная массовая концентрация i-го компонента; – коэффициент термодиффузии; коэффициент бародиффузии; р – давление смеси; Кт, Кб – термодиффузионное и бародиффузионное отношения.
24 Испарение жидкости в парогазовую среду. Стефанов поток.
Над поверхностью испарения воды всегда образуется диффузионный пограничный слой, состоящий из газа и водяных паров. Парциальное давление водяных паров у поверхности раздела максимально и соответствует насыщенному состоянию при tпов (рис. 8.2). По толщине пограничного слоя оно уменьшается до значения рп0 – парциального давления вдали от поверхности испарения. Парциальное давление газа, согласно закону Дальтона, можно определить как . Если полное давление по всему объему парогазовой смеси одинаково (p=const), то градиенты парциального давления пара и газа равны по абсолютной величине и обратны по направлению: . Следовательно, в направлении, обратном направлению диффузии пара, т. е. от парогазовой среды к поверхности жидкости, будет диффундировать газ.
Пар может свободно диффундировать в парогазовую среду. Для газа поверхность жидкости является непроницаемой. Поэтому количество газа у поверхности жидкости будет непрерывно возрастать. При стационарном режиме распределение парциальных давлений пара и газа будет постоянно во времени. Поэтому перемещение газа к поверхности испарения будет компенсироваться конвективным потоком парогазовой смеси, направленным от жидкости в парогазовую среду. Этот поток называется стефановым потоком.