. Подобие процессов переноса массы
В диффузионном пограничном слое одновременно протекают процессы молекулярной диффузии и конвекции.
Конвективный перенос можно записать как:
Диффузионный перенос описывается первым законом Фика:
при .
Приравниваем оба выражения, сокращая на S, обозначим (y-yгр)
через Δу заменим dy конечной разностью и dn- некоторым линейным размером. Согласно рассмотренному ранее способу подобного преобразования уравнений, разделив левую часть уравнения на его правую часть, сократив подобные члены и опустив знак минус, получим-диффузионный критерий Нуссельта(Nu):
-характеристический линейный размер.
-характеризует отношение интенсивности переноса в ядре фазы к
интенсивности переноса в диффузионном пограничном подслое, где она определяется молекулярной диффузией.
Для рассмотрения подобия процессов переноса вещества в основной массе (ядре) фазы за основу берется второй закон Фика
Каждый член уравнения запишем отбросив знаки дифференциала и упростив:
Разделим третий член уравнения на первый, получим диффузионный критерий Фурье,
который характеризует постоянство отношения изменения концентрации во времени к изменению концентраций вследствие чисто молекулярного переноса, т.е. нестационарность массообменных процессов.
Разделим второй член на третий, получим диффузионный критерий Пекле.
Pe'- характеризует меру отношения массы вещества, перемещаемой путем конвективного переноса и молекулярной диффузии, в сходных точках подобных систем (т.е. влияние кинетических условий на процессы молекулярной диффузии).
Критерий Ре' можем представить в следующем виде:
-коэффициент кинематической вязкости;
Pr'-характеризует отношение физических свойств жидкости (газа) в
сходственных точках подобных потоков, или отношение толщины гидродинамического пограничного слоя и диффузионного пограничного слоя.
Общая функциональная зависимость от определяющих критериев и симплексов подобия для неустановившихся процессов массоотдачи может быть выражена как
Г1и Г2-симплексы геометрического подобия .
Для стационарного процесса, F0=0.
В диффузионном пограничном слое (ДПС) сосредоточено все сопротивление массопереносу, поэтому одним из способов интенсификации массообменных процессов, является повышение скорости движения фазы, тем самым ДПС "обдирается" и его толщина уменьшается.