Перенос импульса, массы, энергии

В наиболее общем виде такие явления описываются феноменологической теорией явлений переноса [237, 254]. Процессы переноса относятся к необратимым процессам, в результате которых в системе происходит пространственный перенос импульса, массы, энергии. Этот перенос может осуществляться как в форме направленного течения субстанции (кондук-тивный перенос), из-за макроскопической неоднородности субстанции (конвективный перенос) или вследствие хаотического движения частиц субстанции на микроскопическом уровне (молекулярный перенос). [c.150]

Исходный принцип системного подхода к анализу отдельного процесса химической технологии состоит в том, что объект исследования рассматривается как сложная кибернетическая система, так называемая физико-химическая система (ФХС). Основу любой ФХС составляют явления переноса субстанций — массы, энергии, импульса, момента импульса, заряда. Механизм этого переноса, его внутренние причинно-следственные отношения проявляются во взаимосвязи диссипативных потоков и движущих сил ФХС. Как показано в первой книге авторов по системному анализу, для широкого класса ФХС характерна многоуровневая структура взаимосвязей физико-химических эффектов при весьма сложной и разветвленной сети прямых и обратных связей между ними. Различные виды неравновесности ФХС порождают движущие силы, которые приводят к появлению соответствующих потоков субстанций потоки субстанций влияют на степень удаления системы от химического, теплового, механического и энергетического равновесия, что, в свою очередь, опять сказывается на движущих силах [1]. [c.6]

В СВОЮ очередь под действием градиентов температур и градиентов концентраций компонент. В общем случае при конечных изменениях температур и(или) концентраций возникают процессы переноса импульса, тепловой энергии и массы. С термодинамической точки зрения все эти процессы переноса являются необратимыми. [c.491]

Ранее уже отмечалась идентичность уравнений, описывающих процессы переноса импульса, массы и энергии (см. гл. 3), причем указывалась ограниченность аналогии между процессами переноса импульса и процессами тепло- и массообмена, поскольку перенос импульса является векторной величиной в отличие от скаляров [c.282]

Феноменологическая теория много скоростного континуума. Явления переноса импульса массы и энергии в гомогенных [c.217]

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]

Молекулярно-кинетическая теория также позволяет делать предсказания относительно диффузии, вязкости и теплопроводности газов, т.е. так называемых транспортных свойств, проявляющихся в явлениях переноса. Каждое из этих явлений может условно рассматриваться как диффузия (перенос) некоторого. молекулярного свойства в направлении его градиента. При диффузии газа происходит перенос его массы от областей с высокими концентрациями к областям с низкими концентрациями, т.е. в направлении, обратном градиенту концентрации. Вязкость газов или жидкостей (иногда их обобщенно называют флюидами) обусловлена диффузией молекул из медленно движущихся слоев в быстро движущиеся слои флюида (и их торможением) и одновременной диффузией быстро движущихся молекул в медленно движущиеся слои (и их ускорением). При этом происходит перенос механического импульса в направлении, противоположном градиенту скорости движения флюида. Теплопроводность представляет собой результат проникновения молекул с большими скоростями беспорядочного движения в области с малыми скоростями беспорядочного движения молекул. Ее можно описывать как перенос кинетической энергии в направлении, противоположном градиенту температуры. Во всех трех случаях молекулярно-кинетическая теория позволяет установить коэффициент диффузии соответствующего свойства и дает наилучшие результаты при низких давлениях газа и высоких температурах. Именно эти условия лучше всего соответствуют возможности применения простого уравнения состояния идеального газа. [c.150]

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]

Форма описания стохастических свойств процесса кристаллизации, дополненная детерминированными моделями переноса массы, импульса и энергии, в итоге должна привести к общей математической модели четвертого уровня иерархии процесса кристаллизации. Уравнения первого, второго, третьего и четвертого уровней иерархической структуры эффектов процесса кристаллизации входят составной частью в математическое описание явлений пятого уровня, как математическое описание подсистем всей системы в масштабе кристаллизатора. Практика показала, что это описание прежде всего должно быть достаточно удобным и простым. Поэтому информацию, поступающую с нижних уровней, необходимо максимально сжать и подать на верхний уровень в достаточно простой и компактной форме. Сжатие информации достигается оценкой порядка малости величин, входящих в описания нижних уровней [c.12]

Уравнения (5.21) — (5.23) отличаются от соответствующих уравнений для двухмерного потока однородной среды тем, что в них включены члены, отражающие влияние поперечного потока пара на интенсивность переноса импульса, энергии и массы. При конденсации пара из парогазовой смеси составляющая скорости продольного потока смеси в направлении оси у, нормальной к поверхности раздела фаз, равна нулю и реальным в указанном направлении является лишь поток активного компонента парогазовой смеси, т. е. пара. Поэтому в уравнении (5.21) второй член левой части ( РпИ п выражает импульсную силу взаимодействия [c.158]

В моделях К-типа численно интегрируются по двум или трем измерениям уравнения сохранения массы, импульса или энергии. Перенос массы обусловлен турбулентной диффузией и пропорционален разности концентраций. [c.121]

Основу детерминированных математических описаний элементов ХТС составляют уравнения переноса массы, энергии и импульса [180]. Для нестационарного режима эти уравнения имеют вид [c.296]

Третий уровень иерархии характеризует перенос массы энергии и импульса в гетерогенной среде через границу раздела фаз. [c.106]

Физическая кинетика-раздел статистич. физики, к-рый дает обоснование соотношениям термодинамики необратимых процессов, описывающим перенос энергии, импульса и массы, а также влияние на эти процессы внеш. полей. Кинетич. коэффициенты - макроскопич. характеристики сплошной среды, определяющие зависимости потоков физ. величин (теплоты, импульса, массы компонентов и др.) от [c.419]

В этой статье я хочу показать, что методы, предложенные Гиббсом для статической межфазной поверхности, можно распространить на движущиеся межфазные поверхности. При этом неизбежно вводятся новые макроскопические свойства двухфазной системы. Например, статическая объемная жидкость может быть термодинамически описана такими свойствами, как плотность, гидростатическое давление, внутренняя энергия и т. д. Но если жидкость движется, мы должны ввести также параметры, которые описывали бы скорости переноса массы, импульса и энергии. Они появляются в теории объемных жидкостей как коэффициенты диффузии, вязкости и теплопроводности. Подобным же образом, если наша система состоит из двух жидких фаз, можно ожидать, что у переносов массы, импульса и энергии в окрестности границы фаз появятся особенности, суть которых нельзя предсказать, зная коэффициенты переноса, справедливые только внутри объемных фаз. [c.41]

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]

ПЕРЕНОСА ПРОЦЕССЫ (кинетич. процессы), необратимые процессы, в результате к-рых в системе происходит пространств, перенос импульса, массы, энергии или др. субстанции. М. б. следствием макроскопич. движения среды (конвективный перенос) или хаотич. молекулярного движения (молекулярный перенос, напр, выравнивание конц. в-ва вследствие молекулярной диффузии). Структура общего дифференц. ур-ния переноса [c.431]

Для выбора конструктивных характеристик и режима работы контактных устройств в данном разделе рассматривается применение модели раздельного течения (двужидкостной модели) с целью описания процессов переноса импульса, массы и энергии в двухфазном потоке пар-жидкость на тарелке колонного аппарата. Целью моделирования процессов переноса является определение профилей скорости, концентраций и температур в фазах для расчета эффективности процесса разделения углеводородной смеси на конта1сгном устройстве. [c.125]

В работах [1 - 4] используется подход определения профилей концентраций и эффективности массообменных тарелок на основе решения системы дифференциальных уравнений переноса импульса, массы и энергии. Для этого используется двужидкостная модель. [c.125]

Микропараметрами называют усредненные по объему масштаба 0) а 3> /о 1и, параметры, характеризующие состояние каждой фазы гетерогенной среды и меняющиеся на расстояниях порядка размеров неоднородностей а. Примерами их являются величины, входящие в уравнения переноса импульса, массы и энергии однокомпонентной среды. Некоторые из них претерпевают разрыв на межфазных поверхностях. [c.220]

Слеттери Д. С. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах.— М. Энергия, 1978.— 448 с. [c.199]

Нет смысла более подробно останавливаться на деталях данной системы формализации знаний, поскольку они подробно освещены в отдельном издании настоящей серии по системному анализу процессов химической технологии [9]. Отметим только, что этот подход основан на формулировке обобщенной системы уравнений переноса массы, энергии, импульса, момента импульса, электрического и магнитного заряда с учетом всех возможных видов превращений вещества и энергии (исключая внутриатомные), преобразовании обобщенной системы уравнений переноса с помощью локального варианта уравнения Гиббса, получении на этой основе обобщенной диссипативной функции физико-химической системы, декомпозиции обобщенной диссипативной функции на все возможные виды диссипации энергии, введении диаграммной символики для каждого вида диссипации и дополнении этой символики диаграммным изображением сопутствующих явлений недиссинатив- [c.226]

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]

Для описания явлений четвертого уровня иерархической структуры ФХС могут быть использованы методы статистической теории механики суспензий, гидромеханические модели, основанные на представлениях о взаимопроникающих многоскоростных континиумах, методы механики взвешенных, кипящих дисперсных систем модели, построенные на основе математических методов кинетической теории газов, и др. В частности, для ФХС с малыми параметрами (давлениями, скоростями, температурами, напряжениями и т. д.) при описании процессов в полидисперсных средах эффективен прием распространения метода статистических ансамблей Гиббса на совокупность макровключений (твердых частиц, капель, пузырей) дисперсной среды. Та или иная форма описания стохастических свойств ФХС, дополненная детерминированными моделями переноса массы, энергии импульса в пределах фаз, в итоге приводит к общей математической модели четвертого уровня иерар- [c.44]

Изменение границы раздела фаз ИГРФ связано с целым рядом эффектов, из которых к наиболее существенным можно отнести следующие дробление или истирание кристаллов Ик и связанное с этим изменение площади поверхности раздела фаз ИПГРФ изменение термодинамических характеристик кристалла ИТХ . температуры, состава и т. д. (дуги 24, 25, 26). Перечисленные эффекты, связанные с изменением границы раздела фаз, влияют на перенос массы, импульса и энергии, что условно обозначено дугами 27, 28. [c.10]

И. Дорохов с сотр., используя методы механики гетерогенных сред и неравновесной термодинамики и учитывая баланс массы, импульса и энергии для двухфазной многокомпонентной среды, в которой протекают химические реа1сции, процессы тепло- и массообмена и фазового перехода, получили кинетические уравнения переноса субстанций как в пределах фазы, так и через фаницу раздела фаз, В этом случае рассматривается так называемая двухтемпературная модель, а влияние поверхностно- [c.142]

Перечисленные эффекты, связанные с деформацией границы раздела фаз, инте1 сифнцируют процессы межфазг.ого переноса массы, энергии и импульса. При выделении эффектов третьего уровня иерархии предполагается, что межфаз-пы 1 перенос субстанций всех видов осуществляется в полубесконечную среду (т, е, отсутствуют эффекты стесненности), [c.107]

Чтобы иметь возможность решать уравнения сохрЭ нения (см. Дополнение В или Г), необходимо уметь вы-числять фигурирующие в этих уравнениях диффузионные скорости, вязкие напряжения и тепловой поток, которые связаны с молекулярным переносом массы, импульса и энергии соответственно. Эти величины, вообще говоря, нельзя непосредственно связать с другими переменными, входящими в уравнения сохранения, поскольку они выражаются через высшие моменты функции распределения (см., например, уравнение (Г. 28)). В случае систем, близких к равновесию, Энског для того, чтобы из уравнения Больцмана получить явную связь между векторами (и тензором) переноса и градиентами гидродинамических переменных, воспользовался разложением функции распределения скоростей в ряд около максвелловского распределения. Полученная таким путем замкнутая система уравнений представляет собой уравнения Навье — Стокса, которые оказываются применимыми при весьма больших отклонениях от равновесия ). Так как строгий вывод уравнений Навье — Стокса по Энскогу очень громоздок, здесь приводится лишь физическое обоснование уравнений, до некоторой степени аналогичное тому, которое содержится в работах [ ] и [ ]. Строгое изложение можно найти в работах [Ч и [ ]. Хотя упрощенный подход, по-видимому, позволяет лучше понять существо дела, он приводит к неточным выражениям для коэффи- [c.553]

В настоящее время основной путь решения задач совместного тепло- и массообмена состоит в использовании аналогий, существующих в процессах переноса массы, энергии и импульса. Приведенные выше частные условия реализации процессов тепло- и массообмена позволяют устанавливать существование тех или иных аналогий. Так, например, в случае а уравнеиия диффузии (2.262) и энергии (2.263а) или (2.2636) аналогичны, причем сама структура уравнения энергии ничем не отличается от случая чистого теплообмена в однокомпонентиой среде. В случае б имеется аналогия между уравнениями диффузии, энергии и движения. В неподвижных средах (случаи в и г ) существует аналогия между теплопроводностью и диффузией. Поэтому при наличии аналогии граничных условий на межфазной поверхности для массо-н теплообмена (см. 2.18) существует широкая аналогия между явлениями тепло- и массообмена, которая позволяет решать множество практических задач совместного тепломассообмена на основе известных зависимостей для чистого теплообмена (см. 2.19). [c.210]

Взаимод. между дисперсной фазой и дисперсионной средой определяется процессами переноса массы, энергии, импульса, электрич. заряда и др., а также явлениями на границе раздела фаз. Процессы переноса описываются ур-ниями, конечный вид к-рых зависит от числа Кнудсеиа Кп = lg dp, где /д-длина своб. пробега газовых молекул, р-диаметр частицы А, При Кп 1 и, следовательно, р 1д дисперсионная среда может рассматриваться как сплошная в этом случае говорят о континуальном режиме процессов переноса. Если Кп 1, А. можно рассматривать как смесь двух газов, молекулы одного из к-рых - частицы А.-намного тяжелее молекул дисперсионной среды. В такой системе процессы переноса описываются с помощью ур-ний газокинетич, теории (т. наз. свободномолекулярный режим). Наконец, при Кп Х 1 (диаметр частиц при атм. давл. 0,01-1,0 мкм) процессы переноса рассчитываются приближенными методами динамики разреженных газов (переходный режим). Точность ур-ний, описывающих процессы переноса в свободномолекулярном и континуальном режимах на границах указанного интервала размера частиц, определяющего значения Кп, составляет ок. 10%. На процессы переноса в А. влияет движение частиц относительно среды под действием внеш. сил или по инерции оно [c.235]

МАКРОКИНЕТИКА (от греч. такгоз-большой и кшё-икоз-приводящий в движение), изучает кинетич. закономерности хим. р-ций, к-рые сопровождаются одновременно протекающими в системе процессами переноса в-ва, энергии, электрич. заряда, импульса. В более узком понимании задачей М. является изучение влияния на скорость хим. р-ций массо- и теплопереноса. Диффузия часто существенно сказывается на протекании хим. р-ции, особенно в тех случаях, когда реагенты находятся в разных фазах (системы газ жидкость, газ твердое тело) или превращ. возможно [c.631]

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]

Необходимо сформировать вычислительную последовательность расчета схемы сложной ХТС (ВПРС), то есть выяснить, в каком порядке следует рассчитать блоки ХТС, Расчет выполняется на основе матрицы смежности (матрицы связи Я), отражающей наличие непосредственной связи между двумя любыми блоками ХТС. Матрица Н имеет размерность Л Х, где число блоков ХТС, Строки матрицы / соответствуют номерам исследуемых блоков, которые подозреваются на наличие связи, выражаемой в переносе массы, энергии, импульса и т,д, от блока / к блоку у (но не наоборот ). При наличии подобной связи между блоками / и у элемент матрицы Я, =1, при отсутствии связи Я, =0, При натачии обратной связи с переносом, например,. массы от блока у к блоку /. элемент матрицы Ну также равен нулю, то есть в матрице смежности рассматривается случай положительной инциденции. [c.121]

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]