Закон переноса импульса, массы, энерги

Общий вид уравнений переноса с точностью до некоторых неопределенных функций для системы с произвольной структурой, в том числе и для суспензий, рассматриваемых как сплошные среды, устанавливается [1, 2] на основе законов сохранения массы, импульса, момента импульса и энергии. [c.7]

Частные случаи общего дифференциального уравнения переноса (4.0), отражают линейные законы переноса импульса (Навье-Стокса для вязкой жидкости), массы (Фика для диффузии) и энергии (Фурье). Ко.эффициенты пропорциональности в этих уравнениях известны как динамический [c.150]

ЗАКОНЫ ПЕРЕНОСА КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ (ИМПУЛЬСА), ЭНЕРГИИ (ТЕПЛОТЫ) И МАССЫ [c.32]

Как видно из приведенных законов, выражающих плотность потока необратимого переноса массы, энергии и импульса в газах и капельных жидкостях, все они описываются аналогичными уравнениями. Это связано со сходством физических явлений, лежащих в основе переноса. [c.47]

Заложив в основу теории тепломассообмена модель сплошной среды, мы тем самым пользуемся термодинамическим методом изучения явлений переноса, т.е. отвлекаемся от внутреннего физического механизма этих явлений и никак не учитываем свойства конкретной среды. Как показывает опыт, интенсивность процессов переноса в различных средах разная. Поэтому наряду с общими законами физики (законом сохранения и превращения энергии, законом сохранения массы, законом сохранения импульса) при составлении математического описания процессов тепломассообмена должны привлекаться эмпирические законы (законы Фурье, Фика, Ньютона), в которых свойства среды учитываются соответствующими коэффициентами переноса. Эти коэффициенты переноса, а также коэффициенты, характеризующие излучение реальной среды, получают либо экспериментально, либо с помощью молекулярно-кинетической или электромагнитной теории, либо методами статистической и квантовой физики. [c.16]

Обобщенный технологический оператор Т является совокупностью простейших операторов, соответствующих различным типам процессов химического производства. К ним следует отнести операторы смешения, деления, изменения энтальпии, изменения давления, химического превращения. Оператор деления может быть двух типов простой делитель потоков и выделение отдельных чистых веществ (или фракций). На основании физико-химических и технологических свойств процессов при разработке технологической схемы необходимо выбрать для каждого из них соответствующий оператор Т. Поскольку основные процессы химической технологии базируются на явлениях переноса массы, энергии, кинетики реакций в условиях относительного движения фаз, определяющих гидродинамическую обстановку в аппарате, то математическое описание технологического оператора будет основываться на законах сохранения массы, энергии и импульса, законах термодинамики многофазных систем, законах тепломассопереноса и т. д. На этапе расчета технологической схемы каждому технологическому оператору необходимо сопоставить адекватный в смысле воспроизведения реальных условий оператор математического описания процесса, такой, что [c.76]

Законы термодинамического равновесия определяют условия, при которых процесс переноса любой субстанции (массы, энергии, импульса) приходит к своему завершению. Состояние системы, при котором необратимый перенос субстанции отсутствует, называют равновесным. Равновесное состояние описывается такими законами, как законы Генри, Рауля и др. Знание условий равновесия позволяет решать очень важные для анализа и расчета химико-технологических процессов задачи - определение направления процесса переноса (из какой фазы в какую переходит субстанция) и границ его течения, расчет движущей силы процесса. [c.17]

Законы переноса массы, энергии и импульса определяют плотность потока любой из этих субстанций в зависимости от градиента сопряженного с ней потенциала переноса, т. е. от удельной, отнесенной к единице объема потока массы, энергии или импульса. Потенциалом переноса в случае переноса массы является плотность (р) или концентрация (С), переноса энергии - энтальпия (Ср р), переноса импульса - количество движения единицы объема жидкости (н р). [c.17]

Поскольку беспорядочное движение вихрей аналогично тепловому движению молекул газа, описание процессов переноса массы, энергии и импульса в турбулентном потоке проводится методами, аналогичными принятым в молекулярно-кинетической теории газов. Таким образом, по аналогии с длиной свободного пробега молекулы вводится понятие пути перемешивания - расстояния, на котором вихрь движется без смешения с окружающей жидкостью. По аналогии с молекулярным переносом количества движения, выражаемым законом внутреннего трения Ньютона [уравнение (3.6)], величину напряжений турбулентного трения (или равную ей плотность потока импульса, переносимого вихрями) принимают пропорциональной градиенту скорости или градиенту импульса [c.43]

Поток субстанции, вызванный стремлением системы к термодинамическому равновесию (молекулярный перенос), определяется хаотическими перемещениями молекул среды, переносящих массу, энергию и импульс и тем самым усредняющих потенциал в рассматриваемом объеме. Молекулярный перенос является определяющим в неподвижных средах и в ламинарно движущихся потоках и описывается следующими известными линейными градиентными законами. [c.46]

Различие дифференциальных уравнений переноса импульса, с одной стороны, и массы и энергии-с другой объясняется разными источниками их получения. Уравнения переноса массы и энергии проистекают из закона сохранения энергии (объединяющего законы сохранения массы и энергии), являющегося следствием симметрии (однородности) времени, в то время как уравнения переноса импульса являются следствием закона сохранения импульса, вытекающего из симметрии пространства. [c.61]

Феноменологические соотношения, определенные в подразделе 1.1, играют важную роль в термодинамике необратимых процессов. Общую основу макроскопического описания необратимых процессов составляет неравновесная термодинамика, которая строится как теория сплошной среды и параметры которой, в отличие от равновесной термодинамики, являются функциями пространственных координат и времени. Центральное место в неравновесной термодинамике играет уравнение баланса энтропии [10]. Это уравнение выражает тот факт, что энтропия некоторого элемента объема сплошной среды изменяется со временем за счет потока энтропии в рассматриваемый объем извне и за счет положительного источника энтропии, обусловленного необходимыми процессами внутри объема. При обратимых процессах источники энтропии отсутствуют. В этом состоит локальная формулировка второго закона термодинамики. Поэтому основной задачей в теории необратимых процессов является получение выражения для источника энтропии. Для этого необходимо использовать законы сохранения массы, количества движения и энергии в дифференциальной форме, полученные в разделе 1. В уравнения сохранения входят потоки диффузии, тепла и тензор напряжений, которые характеризуют перенос массы, энергии и импульса. Важную роль играет термодинамическое уравнение Гиббса (5.49), которое связывает скорость изменения энтропии со скоростями изменения энергии и состава смеси. Оказывается, что выражение для интенсивности источника энтропии представляет собой сумму членов, каждый из которых является произведением потока, характеризующего необратимый процесс, и величины, называемой термодинамической силой. Термодинамическая сила связана с неоднородностью системы или с отклонением параметра от его равновесного значения. Потоки, в свою очередь, в первом приближении линейно зависят от термодинамических сил в соответствии с феноменологическими соотношениями. Эти линейные законы отражают зависимость потока от всех термодинамических сил, т. е. учитывают перекрестные эффекты. Так, поток вещества зависит не только от градиента концентрации, но и от градиентов давления, температуры, электрического потенциала и т. д. Неравновесная термодинамика ограничивается в основном изучением линейных феноменологических соотношений. [c.83]

Система уравнений (6.6.22) — (6.6.24) является незамкнутой, как и соответствующие уравнения переноса, выводимые при феноменологическом подходе непосредственно из законов сохранения массы, импульса и энергии. Тем не менее, вьфажения для неизвестных функций Pa и Qa, справедливые в г-м приближении по параметру х> можно вычислить по формулам (6.6.25) и (6.6.26), если известны функции i. В свою очередь, явный вид лю- [c.302]

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА, раздел статистич. физики, посвященный обоснованию законов термодинамики на основе законов взаимод. и движения составляющих систему частиц. Для систем в равновесном состоянии С. т. позволяет вытаслять термодинамические потенциалы, записывать уравнения состояния, условия фазовых и хим. равновесий. Неравновесная С. т, дает обоснование соотношений термодинамики необратимых процессов (ур-ний переноса энергии, импульса, массы и их граничиых условий) и позволяет вычислять входящие в ур-ния переноса кинетич. коэффициенты. С. т. устанавливает количеств, связь- между микро- и макросвойствами физ. и хим. систем. Расчетные методы С.т. используются во всех направлениях совр, теоретич. химии. [c.416]

Уравнения (7,2.11) — (7.2.13) представляют собой известные уравнения переноса для соответствующих гидродинамических полей. Эги уравнения могут быть получены и в рамках феноменологического подхода, на основе рассмотрения балансов массы, импульса и энергии в некотором элементе объема газа с учетом законов сохранения указанных величин. Подчеркнем, что система уравнений (7.2.11) —(7.2.13) незамкнута, поскольку включает не- [c.324]

Химико-технологический процесс помимо собственно химического взаимодействия включает перемещение жидкостей и твердых материалов, измельчение твердых тел, хранение, сжатие и перемещение газов, нагревание и охлаждение веществ, разделение жидких и газовых неоднородных смесей, сушку и ряд других процессов. При этом способ проведения этих процессов часто определяет эффективность всего производства. Все стадии технологического процесса базируются на фундаментальных законах переноса массы, импульса и энергии, а также закономерностях химии, физики, механики и других разделов науки и техники. [c.4]

Благодаря тепловому движению частицы, характеризуемые различными признаками (химической природой, импульсом, энергией, массой), перемешиваются. Поэтому по принципу Ле-Шателье—Брауна в системе частиц, выведенной из состояния термодинамического равновесия, самопроизвольно протекают процессы молекулярного переноса в направлении к восстановлению равновесия. В конечном счете эти процессы можно представить как разновидности диффузии частиц, отличающихся различными признаками. Поэтому обобщенно кинетический закон переноса можно представить элементарным уравнением [c.30]

Наиболее важным критерием изменения состава плазмы является степень ее ионизации. В равновесном случае при заданных температуре и давлении она определяется уравнением Саха, которое является следствием закона действующих масс. Процесс ионизации (и неразрывно связанный с ним процесс рекомбинации) обусловлен столкновениями тяжелых частиц при высоких температурах (энергиях), фотоионизацией, столкновениями с электронами, ион-молекулярными реакциями и т. д. Описание кинетики всех этих процессов с микроскопической точки зрения требует обобщения кинетической теории газов на случай плазмы. Это обобщение находится еще в стадии разработки. В случае низкотемпературной плазмы, которая состоит как из нейтральных, так и из заряженных частиц, кроме характерных для обычного молекулярного газа соударений, происходящих в области малых расстояний, имеются еще далекие соударения, обусловленные электромагнитным взаимодействием между заряженными частицами. При этом надо принять во внимание очень малые углы рассеивания и, следовательно, большое количество актов взаимодействия, при которых происходит весьма незначительный перенос импульса надо учесть также взаимодействие между заряженными частицами и электромагнитными полями [186—187]. [c.100]

Структура стационарных волн детонации. Рассмотрим плоское одномерное стационарное движение монодисперсной горючей аэровзвеси в системе координат, связанной с детонационным фронтом. При высоких скоростях движения, характерных для детонационных волн, влияние излучения и процессов переноса (диффузии, теплопроводности) пренебрежимо мало. Уравнения (5.1.1) в стационарном случае имеют интегралы, представляющие собой законы сохранения массы, импульса и энергии (см. (4,4.5)) [c.425]

Аналоговое моделирование основано на аналогиях, существующих в описании некоторых фильтрационных процессов с другими физическими явлениями (диффузией, процессом переноса тепла, электрического тока и т.д.). Основная причина существования аналогий-это однотипность уравнений, описывающих физические процессы различной природы. Аналогия устанавливается на основании того факта, что характеристические уравнения (например, закон Дарси и закон Ома) выражают одни и те же принципы сохранения (массы, импульса, энергии, электричества и т.п.), лежащие в основе многих физических явлений. Существующие аналогии позволяют разрабатывать аналоговые модели. [c.376]

В общем этот сложный комплекс взаимосвязанных процессов можно описать системой уравнений, включающей в себя законы сохранения массы, импульса, заряда и энергии, законы электромагнитного поля, зависимость термодинамических и кинетических свойств от параметров состояния системы, а также начальные и граничные условия. Если эту систему уравнений максимально упростить, отбрасывая путем численных оценок менее существенные процессы и оставляя только наиболее важные из них, то еще остается достаточно сложная система, решение которой связано со значительными математическими трудностями. Например, если для обдуваемых электрических дуг пренебречь трением, диффузионными потоками масс, объемным излучением, химическими реакциями, а диффузионный перенос энергии учесть в общем коэффициенте теплопроводности, то для стационарного ламинарного режима можно получить систему уравнений [1]. [c.158]

Процессы химической технологии по своей природе детер-минированно-стохастические, т. е. существуют вполне определенные связи между физико-химическими параметрами, определяемые фундаментальными законами переноса массы, энергии импульса, а также условиями нестационарности и стохастики (распределение частиц потока массы или энергии во времени). [c.22]

Первый раздел- Теоретические основы процессов химической технологии -является фундаментом, теоретической базой курса он связывает последующие разделы в единое целое. Все рассмотренные в разделе вопросы - законы сохранения, равновесия и переноса импульса, энергии (теплоты) и массы, моделирование процессов химической технологии и гидродинамическая структура потоков в химических аппаратах - являются теоретической основой типовых процессов-гидромеханических, тепловых и массообменных. В дальнейшем представляется целесообразным расширение и углуб- [c.7]

Различие температуры крупных и мелких кристаллов усиливается, если кристаллизант участвует в химических реакциях, протекающих в фазах системы или на ее стенках. Неоднородность распределения температур, напряжений и дефектов в объеме фаз приводит к неоднородности распределения энтропии, внутренней энергии и энергии Гиббса [1, с. 256 2], а следовательно, равновесного состава и скорости миграции примеси по объему твердой фазы [3, с. 20 4, с. 220]. Поэтому при анализе соосаждения необходимо учитывать неоднородность распределения любого экстенсивного свойства фаз системы и возможность появления источников этого свойства в объеме фаз, на поверхности кристаллов и на стенках системы. При таком анализе раствор (нар) следует рассматривать как дисперсионную среду, а кристаллы — как дисперсную фазу, частицы которой связаны непрерывной функцией распределения по состояниям. Состояние каждого кристалла полностью определяют его пространственные координаты и импульсы, а также внутренние обобщенные координаты (т. е. масса всех компонентов, содержание электрической, магнитной, радиационной, гравитационной, механической и тепловой энергий и параметры их распределения но объему кристалла). Внутренние обобщенные координаты каждого кристалла зависят от внешних обобщенных его координат, т. е. от концентрации компонентов и энергий среды в непосредственной близости от данного кристалла. Внутренние и внешние обобщенные координаты связаны с обобщенными силами (химическим потенциалом, напряженностью электрического и магнитного поля, мощностью радиационного поля, силой тяготения, механическим напряжением и температурой) уравнениями состояния дочерней и материнской фаз. Изменение внутренних обобщенных координат опреде.ляется законами переноса массы и энергии в объеме кристаллов и условиями массо- и энергообмена материнской и дочерней фаз. Изменение внешних координат определяется уравнением движения суспензии и законами массо-и энергопереноса в ее объеме, отражающими связь между потоками массы или энергии и градиентами обобщенных движущих сил [5]. [c.48]

В ч. 2 Справочника изложены основные законы, определяющие интенсивность переноса энергии, массы и импульса. Эти аконы Затем можно использовать вместе с законами термодинамики в процессе проектирования теплообменников. В испол1,зуемой в даиноп книге терминологии под теплообменниками понимаются все тины оборудования, в котором перенос теплоты является фактором, существенным для процесса или даже контролирующим его скорость. Поэтому такие устройства, как сушилки, трубчатые реакторы и т.д., также обсуждаются детально. [c.70]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология