Механизмы и уравнения переноса субстанций

Конвективный перенос субстанции
Конвективный механизм переноса субстанции обусловлен движением
макроскопических объемов среды как целого. Движение макроскопических
объемов среды приводит к переносу массы , импульса и энергии
единичного объема
поток массы
поток энергии
поток импульса

Молекулярный перенос субстанции
Переноса субстанции обусловлен тепловым движением молекул или иных микроскопических частиц (ионов в электролитах и кристаллах, электронов в металлах).
О2 Т = 273 К
=461 м/с = 1660 км/ч

Молекулярный перенос субстанции (Теплопроводность)
Закон теплопроводности, был впервые сформулирован Жаном-Батистом Фурье в 1811 г
Перенос тепла
λ- коэффициент теплопроводности, Вт/мК.
(закон Фурье)
а- коэффициент температуропроводности, м2/с.

Молекулярный перенос субстанции (Перенос импульса)
где μ [Па⋅с] и ν [м2/с] коэффициенты динамической и кинематической молекулярной вязкости соответственно
Закон вязкости Ньютона

эйнштейновский коэффициент диффузии
характеризует подвижность молекул
Перенос массы
Поток меченых частиц в равновесных условиях
сi[моль/м3]
Молекулярный перенос субстанции
(Диффузия)

Перенос массы
Поток массы в неравновесных условиях
W
-среднемольная скорость
С[моль/м3]
x[мол.дол.]
Молекулярный перенос субстанции

- первый закон Фика
-среднемассовая скорость
-среднеобъемная скорость
X [масс.дол]
φ [объемн.дол]
Другие системы координат
Среднемольная система координат – суммарный мольный поток вещества = 0

Турбулентный перенос субстанции
Коэффициенты турбулентного переноса в отличие от молекулярного зависят
главным образом от режима движения среды и в меньшей степени от ее
свойств и параметров состояния

Уравнения переноса субстанций
Молекулярный механизм
Конвективный механизм
Турбулентный механизм
Энергия
Масса
Импульс

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ
Законы сохранения это физические закономерности согласно которым значения некоторых физических величин должны оставаться постоянными в любых процессах
При анализе технологических процессов и расчете аппаратов используются законы сохранения массы, импульса и энергии

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ
Интегральная форма закона сохранения массы (уравнения материального баланса)
Для непрерывных процессов
Для компонента i
При протекании хим. реакций

Локальная форма закона сохранения массы
(уравнение неразрывности)

Локальная форма закона сохранения массы
(уравнение неразрывности)
субстанциональная производная