Таблица 3-1

коэффициенты диффузии газов при О С и 760 мм рт. cm}

0,185

0,№1

0,178

0,138

0,611

0,220

0,196

0,108

0,087в

0,0750

0,0fi71

0,050В

0,077

0,031

0,0513

0,0421

0,1325

0,102

C[j. с коэффициентом темпера туреироводности и KHHeiMaTH-че,;!СОн вя:5костыо воудуха при О С и 760 л(л1 рт.ст.:

а = 0,187 I

V =0,133 ) -/сгк

Влняние давления л температуры:

где т 1.75 для гааовых пар, о гмечениых звездочкой; т2,0 для других газовых пар; D, Т и jE? - коэффициент диффузии, аосолютная температура и давление; индекс О отно;иТк;я к стандартным условиям

Из Iiil. Сг!1. Tab. С1Э ), Vol. V, р, 62 л книги S !i е г w Abs..:i.tion and Exiraclion, Мс Graw-Hill Book Co. Inc.. 1952.

od ana P i g f о г d.

зывают его концентрацию в струе и в потоке то вид ноля смешения НС будет зависеть от абсолютных значений разности колцслтрацни.

Так как д1тфференциальныс уравнения тепло- и массо-оОмеия аналогичны, то, следовательно, в динамически подобных системах изотермы и линии hoctohhhoio состава имени одинаковый вид, если D = a (что в большинстве c.-iy-йv:-, Ллнзко к действательпости) или если поток полностью урУ.;онтиый. проверка этого полол<ения производилась oploлoм и Шапиро (Forstal! and Shapiro, 1950), Лэндн-ом ii Шапиро (Landis and Shapiro, 1951) и др.

T;iKHM образом, эксперименты по смешению потоков раз- iHMHoio состава, но одинаковой температуры могут служить Для выяснения процесса выравнивания температуры между корячим и холодным потоками одинакового состава и.ти, на- орог, в зависимости от удобства исследова1П1я, результаты biTOB с потоками разной температуры мотут быть нсполь-ованы для изучения полей концентраций; необходимо толь-

Массообмен через границу раздела фаз

Анализ уравнения (3-36) показывает, что оно остаетсй в сале, если умножить lUj на постоянную величину. Физически это означает, что при неизмс1гны.\- условиях течеия: скорость массообмена прямо пропорциональна разноси концентраций. Аналогичный вывод по отношению к тепло обмену был намп уже сформулирован ранее. Наличие тепло об.мена не влияет на характер течения, за исключениеа косвешюго воздействия через изменение вязкости и други; констант жидкости; последнее в ряде случаев мало, ш с трудом поддается учету. Массообмен, однако, оказывав существенное влияние на харатстер течения; если при npQ стом теплообмене одно из граничных условий состоит в тo. что на поверхности раздела фаз составляющая скорости нормальная к поверхности, равна нулю, то при наличии мае сообмена это условне ие сохраняется: нормальная состав ляющая скорости па поверхности пропорциональна .величи массового потока. Поэтому нельзя определить коэффициеи массообмена по аналогии с коэффициентом тенлообмепа ! пак т 1(т~ т,), где (ш -/и,)разность концогграци в объеме и на поверхности, а т -величина массового по гока в едпницу времени на единицу площади; онредслеи иый таким образом коэффициент массообмена уже не бу дет, как это имеет место для а, иезавксимым от величпнь потока.

Наибольший тштврес представляет соотношение межД?: 1юрмальной составляющей скорости, концентрацией и градиентом концентрации на поверхности. Введем нОВую переменную таким образом, чтобы получить уравнение k граничные условия, пригодные для описания всех видор массообмена, в том числе и np)i наличии химической реакции.

Граничные условия для массообмена. Если переносится только компонент /, то величина массового потока на поверхности ш. равна р:;, - произведению плотности на нормальную составляющую скорости. Это, ЯС существу, единственный способ определения величины aji Компонент у переносится дву.чя путями - конвекцией . диффузией, чему соответствуют два члена в правой час14 следующего уравнения:

индекс 5 OTHociircH к noBcpXHicrii. преобразуем это \ ]к1внен\1е к BVy

Введем новую переменную 6 = - . Так как зна-

мои.цель остается постоянным для заданных условий на пиГАрхности, то уравнение (3-38) преобразуется к виду

. = 0(,). (3-39)

Аналогично дифферевдиальное уравнение массообмена (3-36) делящем на {т.-I) может быть приведено к виду

D f + + ft) - f - f* - се. = 0. (3-40) 1 Ох- ду d£ J Ох Оу Oz

Математически, таким образом, задача сводится к решению уравнения (3-40), близкого по форме к уравнению теплообмена, с граничными условиями (3-39), которые отличаются от условий для теплообмена. Заметим, что й - величина существенно отрицате.тьная (т,- - всегда положительно, но, Очевидно, меньше единицы). Уравнение (3-40) можно ра:сматрИЕать кагк уравнение диффузии некоторого свой-

) Иа.1ичие в дих членах уравнения (3-37j может покалапл-я IaiiUbiM. ГЗывод уравие!Шя (3-33) более понятен, если рассмотреть юведсино вещества k, в которое диффундирует вещество /. Веще-tTau к по ус.ювию не может проходить че.рез границу раздела фаз,

хотя 1-имеет конечное зн.ччение, Поэтому соотвстствуюииш

Днффуч[клны[1 поток доллчйП пи.пюсгыо компенснроватькм конвек-liibiibiM iKjioiiOM of/i/v, т. е.

u Л1ффу.1И1 k в / равно D для диффузии / в к). 110 опреде;еипю, 1 -nij. С.кДОоахельт),

(3-38) 79