Аналогии тепло и массообмена

Для характеристики теплообменников авторы пользуются понятиями эффективности (к. п. д.) теплообменника е и числом единиц переноса тепла NTU по аналогии с массообменными аппаратами. Это позволяет в ряде случаев дать прямое решение задачи, избегая необходимости 1в последовательных приближениях, к которым приходится прибегать при использовании среднелогарифмической разности температур с соответствующими поправочными коэффициентами, учитывающими характер относительного движения теплоносителей в многоходовых теплообменниках. Сопоставление двух методов расчета, проведенное в книге, дает представление о преимуществах первого из них. [c.3]

При анализе механизма массопередачи в однофазном потоке было показано, что аналогия между трением, тепло- и массообменом возможна только при числах Ргд = 1, т. е. для газов. Для капельных жидкостей, для которых величина Ргд порядка 10 , такая аналогия не соблюдается. Поэтому показатели степеней при числах Яе и Рг не могут быть предсказаны и их значения в уравнении (III, 228) должны устанавливаться опытным путем. Если в диффузионном аппарате подводится дополнительная энергия (аппараты с мешалками, ротационные аппараты и т. п.), то в фактор / должна быть введена величина, учитывающая этот дополнительный подвод энергии. Дополнительный подвод энергии, выраженный через работу, сообщаемую жидкости в единице объема, может быть представлен в виде соотношения [c.249]

Сравнение с экспериментальными данными. Сравнение зпачений чисел Nu, рассчитанных с помощью (9), с экспериментальными результатами, полученными в [1, 12—18] по коэффициентам тепло- и массообмена при обтекании воздухом и жидкостью плоских пластин, показано на рис. 1. Поскольку существует аналогия между процессами тепло-и массообмена, числа Шервуда ЗЬ/, полученные в экспериментах по массообмену, также можно использовать для проверки уравнения (9). [c.244]

Такой характер распределения температуры и концентрации обусловлен аналогией или, как принято говорить, подобием процессов диффузии и теплопроводности. Несмотря на интенсивный тепло- и массообмен в пламени, реакция протекает как бы в адиабатических условиях. Диффузионный перенос недостающего компонента смеси из данного слоя как раз компенсируется соответствующим переносом тепла. Сумма тепловой и химической энергии в каждом слое фронта пламени постоянна, если молекулярные веса компонентов значительно не отличаются друг от друга, т. е. практически [c.20]

Для массообменных процессов, по аналогии с процессами переноса тепла, принимают, что количество переносимого вещества пропорционально поверхности раздела фаз и движущей силе. Движущая сила характеризуется степенью отклонения системы от состояния динамического равновесия, выражаемой наиболее точно разностью химических потенциалов распределяемого вещества. Диффундирующее в пределах фазы вещество перемещается от точки с большей к точке с меньшей концентра-цией, и в расчетах движущую силу процессов массопереноса выражают приближенно через разность концентраций подобно тому, как в процессах теплопереноса ее выражают разностью температур. Расчетные выражения движущей силы не одинаковы для процессов массоотдачи и массопередачи и будут рассмотрены ниже для каждого из этих процессов. [c.383]

Как будет показано ниже в этой главе, использование предположения о малых градиентах концентрации позволяет облегчить решение системы уравнений (6.1.1) — (6.1.6). При наличии массообмена нормальная составляющая скорости uo в общем случае не равна нулю. Однако при малых градиентах концентрации ее величина очень мала и часто ее можно приближенно положить равной нулю. Это позволяет получить решение задачи о массообмене, применяя аналогию между процессами тепло- и массообмена, как будет подробно показано в разд. 6.3. [c.337]

Теплообмен между газом и частицами (межфазный теплообмен) носит чисто конвективный характер, как и массообмен. Между этими процессами существует аналогия. На практике зависимости для расчета интенсивности теплообмена часто получают, изучая массообмен и используя аналогию процессов тепло- и массообмена. В дальнейшем одни и те же рассуждения применяются к описанию обоих процессов за исключением специально оговоренных случаев. [c.98]

Массообмен между кипящим слоем и погруженным в него телом. В общем случае аналогии между тепло- и массопереносом в КС нет, поскольку в процессе массообмена частицы, не адсорбирующие диффундирующее вещество, не участвует, тогда как в переносе теплоты любые частицы играют активную роль. Лишь в слое крупных частиц (Аг > 10 ) и при малом размере поверхности ( т а) газ, фильтрующийся у теплообменной поверхности, не успевает существенно прогреться и, тем более, передать теплоту окружающим частицам. Таким образом, частицы в этом случае не включаются и в теплоперенос, поэтому между тепло-и массопереносом здесь существует аналогия, позволяющая пользоваться для расчета безразмерного коэффициента массоотдачи — критерия Шервуда Shl = (1/0 — зависимостями, полученными при изучении теплообмена, т. е. формулой (2.8), которая для случая массообмена будет иметь вид [c.116]

При отсутствии эмпирических уравнений типа (10.8) величину р можно оценить, базируясь на аналогии конвективного тепло- и массопереноса (см. разд.6.4.2). Дело в том, что теплообмен изучен для значительно более широкого круга технологических ситуаций, нежели массообмен, так что значения Nu и а доступны (есть эмпирические формулы) чаще, чем Sh и р. Воспользуемся равенством (6.156), подставив значения St и Stд [c.777]

Заметим, что некоторые зависимости (см. табл. VII. 2), полученные на основе опытов по массообмену, постулируют полную аналогию между процессами переноса тепла и вещества. Неправомерность такого утверждения, особенно в случае гетерогенных систем, подчеркивается в ряде работ [45, 363 и др.]. Для существования аналогии необходим ряд условий (в частности, равенство теплового и диффузионного критериев Прандтля, относительных движущих сил и т. п.). Отмечается также некоторое различие в построении дифференциальных уравнений и в граничных условиях для этих двух процессов. На отсутствие аналогии, в особенности при большой интенсивности массообмена, указывает А, В. Лыков [254], продемонстрировавший различие в математическом описании теплообмена в условиях переноса вещества и чистого теплообмена. Автор приводит результаты опытов, показывающие, что поля [c.243]

Известны попытки описания процесса массообмена в псевдоожиженном слое на основе аналогии процессов переноса тепла и вещества [317, 520, 543, 544 и др.]. В главе VII было показано, что эта аналогия не является полной, так что прямое распространение закономерностей теплообмена между газом и частицами на процесс массообмена не является правомерным. В связи с этим ниже кратко рассмотрены попытки обобщения опытных данных, полученных только в результате непосредственного эксперимента по массообмену. [c.276]

Особенности процессов тепло- и массообмена в установках с непрерывной загрузкой частиц наводят на мысль, что в данном случае можно провести некоторую аналогию с тепло- и массообменом между кипящим слоем и погруженными в него телами, поскольку в обоих случаях процессы тепло- и массообмена происходят между кипящим слоем и погруженной в него поверхностью. Это не значит, конечно, что в настоящее время обе задачи должны решаться по одним и тем же уравнениям, для этого нет пока никаких данных. Однако постановка такой задачи является интересной. [c.10]

Для систем, в которых происходит массообмен, учитывают предположение о приближенной аналогии лро-цессов тепло- и массообмена в кипящем слое [83, 108, 118]. В этом случае можно считать, что изменение кон- [c.32]

Многие задачи о межфазном массопереносе, протекающем при малых скоростях массообмена, можно решить по аналогии с соответствующими задачами теплообмена. Впрочем, и для описания процессов теплообмена очень часто могут быть использованы формулы, выведенные при решении аналогичных задач массопереноса. Поэтому в настоящем разделе не представлены никакие новые корреляции, а лишь показано, как известные корреляции по теплообмену, обсужденные в главе 13, можно преобразовать в корреляции, пригодные для описания подобных массообменных процессов. Некоторые результаты главы 13 фактически были получены на основании сравнения с данными о массопередаче. Чтобы проиллюстрировать происхождение полезных аналогий между процессами тепло- и массообмена и выяснить, при каких условиях такие аналогии применимы, проанализируем параллельно размерности уравнений конвективного тепло- и массопереноса. При этом воспользуемся результатами, полученными в разделе 13.2. [c.572]

Математически задача о массообмене в системе, показанной на рис. 20-4, полностью эквивалентна задаче о теплопереносе, которая сформулирована в начале раздела 13.2. Чтобы аналогия между обеими задачами стала еще более очевидной, проанализируем совместно уравнения, описывающие скорости передачи тепла и массы в системах, изображенных соответственно па рис. 13-1 и 20-4. Скорость подвода тепла по механизму молекулярной теплопроводности через участок стенки трубы, находящийся между сечениями / и // (см. рис. 13-1), равна [c.573]

Таковы основные черты сходства и различия процессов тепло- и массообмена. Но необходимо подчеркнуть, что при массообмене в газообразной среде возникает эффект, который в известных условиях может привести к сильному нарушению аналогии. Не вдаваясь в подробный анализ количественных соотношений, рассмотрим физические соображения, относящиеся к этому очень интересному явлению. [c.220]

При анализе механизма массопередачи в однофазном потоке было показано, что аналогия между трением, тепло- и массообменом возможна только при числах Ргд= 1, т. е. для газов. Для капельных жидкостей, для которых значения Ргд порядка 10 такая аналогия не соблюдается. Поэтому показатели степеней при числах Ке и Рг не могут быть предсказаны и их значения в уравнении (3—333) должны устанавливаться опытным путем. [c.339]

Экспериментальное изучение переноса тепла осложняется необходимостью производить измерения в среде с переменной температурой. На результатах сказывается при этом зависимость физических констант от температуры. Приходится пользоваться усредненными по температуре значениями этих констант, и результаты обработки экспериментальных данных зависят от способа усреднения. По этим причинам наиболее точные данные для расчета процессов конвективного теплообмена получены методом аналогии с диффузией [19]. Чтобы подчеркнуть аналогию с теплопередачей, диффузионные процессы переноса вещества часто называют массопередачей [17], или массообменом. [c.22]

На рис. 5.3 проведено сравнение нескольких аналогий с представительными данными как по тепло-, так и по массообмену. Практически невозможно пытаться сопоставить все опубликованные аналогии и все относящиеся к рассматриваемому вопросу сведения, однако рис. 5.3 отражает довольно правильную картину. [c.192]

В приведенных выше примерах следует совместно рассматривать перенос вещества и тепла. Строго говоря, не сущест ет полной аналогии в переносе вещества и тепла от слоя к стенке или от ожижающего агента к твердым частицам При массообмене твердые частицы инертны и лишь способстеуют турбулизации, периодически разрушая пограничную пленку при теплообмене они сами переносят тепло от горячих вон к более холодным. Однако время контакта между твердой частицей и стенкой (или между частицами) и время пребывания частицы в пограничной пленке около теплообменной поверхности, по-видимому, столь мало, что в большинстее случаев не наблюдается существенных отклонений от рассматриваемой аналогии . Поэтому в ходе дальнейшего изложения мы используем опытные данные по теплообмену применительно к переносу массы. [c.377]

Это справедливо только для верхней устойчивой рабочей точки (рис. -12). Как следствие аналогии межд - тепло- н массообменом в конвективном потоке, известной под названием аналогии Нус-сельта или Чплтона — Колборна, имеем [c.183]

Критерии Nu, Re и Рг определяются при средней температуре воздуха. Однако из уравнения (XV,55) следует, что при испарении жидкости со свободной поверхности массообмен интенсифицирует теплообмен и приближенная аналогия между тепло- и массообменом (см. главу X) не соблюдается. Этот вывод, а следовательно, и уравнение (XV,55) требуют дальнейшей проверки и уточнения в связи с трудностью надежного измерения температуры поверхности испарения и концентрации пара непосредственно у этой поверхностн. [c.611]

Используя аналогию между тепло- и массообменом [принимая критерий Нуссельта кё/кт эквивалентным критерию Шервуда и критерий Прандтля x/fej- эквивалентным критерию Шмидта (где т—теилопроводность и h—-коэффициент теплоотдачи)], рассчитать высоты единицы переноса для теплообмена из кинетических зависимостей для скорости массообмена в распылительных колоннах при V = Vd = 8,5- 10" м1сек. Результаты расчета сравнить с приведенными опытными даиными. Оценить также влияния продольного перемешивания в данном случае. Температуру принять равной 25° С. Ответ Нюс = =2,35 М-, WiOB = 0,823 Л1. [c.682]

Рнс. 11. к вопросу о тро11пой аналогии в псевдоожиженном с.чое а — а — корреляция по тепло- и массообмену для единичной закрепленной частицы / — корреляции по переносу количества движения для одиночной частицы 2 — то же. для псевдоожиженного слоя и при 8 = 0,8 [формула 44] 3 — то же, для неподвижного слоя 4 — то же, для псевдоожиженного слоя при г = 0,4 [формула (44)] 5 — область корреляций по теплообмену (см. рис. 8) 6 — область корреляций по массообмену (см. рис. 9) [c.159]

Лин, Моултон и Патнэм [97] также принимали, что Ер пропорционален у (О < < 5). В области 5 < у < 33 они использовали линейную зависимость, а при значениях у, превышающих 33, аналогию Рейнольдса. Результат интегрирования, получаемый в форме уравнения (5.22), находится в хорошем соответствии с большим числом сведений по тепло- и массообмену в очень широком диапазоне изменения Рг и 5с. Рассчитанные профили концентрации отвечали данным опытных интерферометрических измерений, проведенных вблизи границы раздела фаз в условиях контролируемого диффузией электролитического осаждения кадмия на поверхности ртути. [c.191]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология