Теоретические основы теплотехники - 152 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

тывают очень редко. Вообще же коэффициент D относится к классу физконстант, значения его опреде-
ляют экспериментально и приводят в соответствующих справочниках.
Массовая концентрация ρ
i
представляет собой собственно говоря плотность данного компонента.
Считая, что компоненты смеси находятся в идеальногазовом состоянии и для каждого из них примени-
мо уравнение состояния p
i
/ ρ
i
= R
i
T, формулу (2.72) можно записать через градиент парциального дав-
ления
n
p
Dj
i
pipi
∂
∂
−=
,
где D
pi
– коэффициент молекулярной диффузии, отнесенный к градиенту давления. Ясно, что D
pi
= D
i
/ R
i
T
и D
i
= D
pi
/ R
1
T = D
pi
/ R
2
T = D, откуда видно, что коэффициент диффузии одинаков для обоих компонент
смеси.
Если смесь неоднородна и температура ее различна в различных ее точках, то возникает термодиф-
фузия: более тяжелые и крупные молекулы одного из компонентов стремятся перейти в холодные
области, легкие и мелкие другого – в теплые (это называют эффектом Соре). Если в смеси имеются
области с разным давлением, то происходит бародиффузия, когда компонент с тяжелыми молекула-
ми устремляется в область повышенного давления, а другой компонент – в область пониженного
давления. Механизмом этих явлений вскрывает молекулярно-кинетическая теория, но мы не будем в
нее углубляться, ибо это предмет общефизической теории.
В общем случае, при наличии всех трех видов диффузии, термо- и бародиффузии создают опреде-
ленный градиент концентраци, что вызывает противоположно направленный концентрационный массо-
перенос. Так что с течением времени возможно установление концентрационного равновесия и при на-
личии градиентов температуры и давления. При этом плотность потока массы определяют с учетом
всех составляющих процесса
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
ρ−=
n
p
p
D
n
t
T
D
n
m
Dj
p
ti
i
i
,
где D
t
= k
t
D, D
p
= k
p
D – коэффициенты термо- и бародиффузии; k
t
и k
p
– термодиффузионное и баро-
диффузионное отношения.
При конвективном массопереносе поток массы определяется скоростью w и плотностью компонен-
та ρ
i
wj
i
i
ρ=
к
.
Суммарный поток вещества в результате молекулярного и конвективного переносов будет
)(
кiii
jjFJ += .
Вместе с массой переносится и энтальпия компонента
H
i
= J
i
h
i
,
где h
i
– удельная энтальпия. Значит при наличии массообмена плотность теплового потока будет опи-
сываться следующим уравнением:
∑
+ρ+
∂
∂
λ−=
2
1
iii
i
hJhw
n
t
q . (2.73)
Здесь первое слагаемое учитывает перенос тепла теплопроводностью, второе – конвекцией, а третье –
молекулярной диффузией.
2.5.2 Диффузионный пограничный слой

Страницы