ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массопередача при ламинарном движении из "Гидродинамика, теплообмен и массообмен" Массопередача в однофазном ламинарном потоке жидкости (газа) встречается лишь в немногих случаях. Основная причина этого заключается в том, что большая часть систем, в которых происходит массопередача, включает больше жидких (газообразных) фаз, чем одну, так что в зоне массообмена не образуется устойчивых ламинарных пограничных слоев. Однако встречается небольшое число систем, в которых массообмен происходит между твердым телом и жидкостью при наличии не только пограничного слоя, прилегаюш его к твердой поверхности, но и установившегося ламинарного движения массы жидкости. [c.488] Задача о массообмене между жидкостью и твердым телом подобна задаче о теплообмене между жидкостью и твердой поверхностью, Здесь нет обьгчно полной аналогии, но часто можно ввести такие упроп1 ения, которые позволяют применить анализ теплопередачи к процессам массопередачи. Эта глава охватывает только массообмен в жидкости при ламинарном движении и соответствует гл. 24 о теплообмене ё ламинарном потоке. [c.488] Следовательно, для этого частного случая решения уравнений диффузии и количества двишения становятся идентичными. Отсюда мы заключаем, что профили безразмерных концентраций и скоростей в пограничном слое одинаковы, поэтому диффузионный и гидродинамический пограничные слои имеют одинаковую толщину. [c.490] Как уже указывалось, решение уравнения (34. 3) представлено графически на рис. 12. 8. Это графическое решение справедливо для уравнения (34. 2) при числе Шмидта, равном единице, но только в предельном случае, когда скорость диффузии приближается к нулю. Это вызвано тем, что решение, представленное на рис. 12. 8, получено в предположении, что скорость, нормальная к пластине Пуа, равна нулю. Если в установившемся состоянии происходит диффузия от пластины в поток, то составляющая скорости Ыу не может быть равна нулю на поверхности пластины, и только в предельном случае, когда Uys приближается к нулю, решение, представленное на рис. 12.8, может быть применено к массопередаче. [c.490] Экерт и Дрейк [42] показали, что это условие достигается при постоянстве температуры и концентрации у стенки. [c.491] Связь между и в некоторых частных случаях рассматривается в гл. 38. [c.493] Известно очень мало сообщений об экспериментальных исследованиях массопередачи от плоской пластины в противоположность многим исследованиям по теплопередаче. В недавней статье Кристиан и Кезиос [24] описывают измерения местных и средних коэффициентов для нафталина, возгоняющегося в поток воздуха, протекающего параллельно оси полого цилиндра. Их результаты показаны на рис. 34. 2. Прямые, проведенные по экспериментальным точкам, описываются уравнениями, отличающимися от уравнений (34. 9) и (34. 10) только коэффициентами, равными соответственно 0,339 и 0,678. Можно было бы ожидать, что эти результаты несколько отличаются от уравнений для плоской пластины из-за кривизны поверхности. Однако для выбранных цилиндров (диаметры 19 и 25,4 мм) радиус кривизны был настолько велик по сравнению с толщиной пограничного слоя, что полученная характеристика оказалась такой же, как для плоской пластины. Число Шмидта для системы воздух — нафталин было равно 2,40. [c.494] В системах с пограничным слоем, где происходит одновременная тепло- и массопередача, а Рг = 8с = 1,0, профили безразмерной температуры также изображаются кривыми рис. 34. 1. Выводы относительно коэффициентов массоотдачи можно распространить на коэффициенты теплоотдачи. Скорость теплопередачи от потока горячего газа, протекающего над плоской пластиной, уменьшается вследствие массопередачи в пограничный слой с поверхности пластины. Одним из способов доказательства этого является нагнетание второго газа через пористую плоскую пластину в пограничный слой. При высокой скорости потока может происходить сублимация самой пластинки, сопровождающаяся не только поглощением скрытой теплоты сублимации, но и сни-. [c.494] Противоположный эффект повышения коэффициента теплоотдачи иллюстрируют высокие коэффициенты массоотдачи, наблюдающиеся при охлаяадении пара до температуры насыщения вблизи поверхности, на которой происходит конденсация. [c.495] Установление диффузионного пограничного слоя на плоской пластине подобно установлению профиля концентраций вблизи входа в трубу. Когда пограничный слой стабилизируется у поверхности трубы, говорят, что движение развито. Если парциальное давление диффундирующего компонента у стенки постоянно, профиль концентраций в трубе, в конце концов, становится плоским. Это условие может быть достигнуто в трубе, внутренняя поверхность которой покрыта каким-либо веществом, растворимым в потоке. Оно может быть достигнуто также в очень высокой колонне со смоченными стенками, работающей таким образом, что жидкость, стекающая вниз по колонне, будет иметь постоянную температуру по всей длине и, следовательно, постоянную упругость пара. Иное граничное условие достигается, если стенки трубы являются пористыми, а растворенное вещество нагнетается сквозь стенки с постоянным расходом на единицу поверхности по всей длине трубы. [c.495] Два описанных выше метода работы аналогичны граничным условиям постоянной температуры стенки и постоянного теплового потока в теплообменных системах. Мы видели ранее в этой главе, что дифференциальные уравнения молекулярной диффузии веш ества и теплопроводности подобны. Мы видели также, что в массообменных системах, в которых скорость, нормальная к стенке, мала в сравнении со скоростью свободного потока, закономерности массопередачи аналогичны закономерностям теплопередачи при отсутствии переноса веш ества. Вследствие этого результаты по теплопередаче в трубе, приведенные в гл. 24, могут быть использованы для расчета коэффициентов массопередачи простым замещением числа Нуссельта числом Шервуда, а числа Прандтля числом Шмидта в решениях для теплопередачи. Решение для местного числа Шервуда может быть получено по рис. 24. 3 либо для однородного потока, либо для однородной концентрации у стенки для потоков с плоским и параболическим профилями. Решения для среднеарифметической и среднелогарифмической движуш ей силы можно получить из рис. 24. 4. [c.496] Массопередача происходит также путем молекулярной диффузии внутри капель, где могут преобладать различные условия, изменяющиеся от полной неподвижности до полного перемешивания. Промежуточным является состояние, при котором внутри капель устанавливается циркуляция с вязким движением. Анализ этого частного случая массопередачи в ламинарном потоке будет рассмотрен в гл, 36, где будут проанализированы одновременно все схемы жидкостных токов и их влияние на массопередачу внутри капель. [c.496] Для понимания механизма массопередачи в турбулентном потоке можно использовать многое из аналогичных исследований теплопередачи в турбулентном потоке. Аналогия между тепло-и массопередачей очень полезна, но следует учитывать ее ограниченность, особенно при применении к турбулентному потоку. [c.498] Вернуться к основной статье