![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Диффузионный массообменСкорость диффузии частиц типа А в смеси частиц А и В (такой процесс переноса часто называют бинарной диффузией, поскольку в смеси присутствуют только два типа частиц) определяется первым законом диффузии Фика. Этот закон можно записать на основе массовых представлений, когда поток массы измеряется в кг/с, или на основе молярных представлений, когда поток массы измеряется в моль/с. В 1855 году немецкий физик Адольф Фик сформулировал следующий закон молекулярного переноса массы:
![]() ![]() Если концентрация вещества измеряется не в кг/м3, а в других единицах, например, относительная концентрация м3/м3 %, объемная м3, то единицы измерения коэффициента диффузии будут иные. Коэффициент диффузии меняется в очень широких пределах: на десять порядков, от 10-4 до 10-14 м2/с. Если помимо молекулярного переноса массы существует и конвективный (называемый Стефановским потоком), то общий поток массы описывается обобщенным законом Фика:
где Первый закон Фика можно выразить также через градиент парциальных давлений. Около поверхности жидкости образуется паровоздушная смесь, в которой на любом расстоянии от поверхности сумма относительных концентраций компонента пара
Считая диффундирующий компонент (пар) и воздух идеальными газами, выразим их относительные концентрации через парциальные давления и после преобразования уравнения (3.39) получим
где В практических расчетах (испарение воды в воздух, испарение топлива в поршневых ДВС) поправкой пренебрегают. Тогда уравнение запишется (3.42) как
Заменив градиент относительных концентраций на градиент парциальных давлений, а также проинтегрировав данное уравнение (3.43), при постоянных массовом потоке и температуре, в пределах х=0, l;
где Второй закон Фика связывает пространственное и временное изменения концентрации (уравнение диффузии)
Коэффициент диффузии D зависит от температуры. Значения коэффициентов диффузии в жидкой фазе на несколько порядков величины меньше, чем в газовой фазе, поскольку подвижность молекул жидкости намного меньше, чем молекул газа.
|