Лекции № 27−30
Модели переноса, основанные на концепции обновления межфазной поверхности. Физические представления и математическое описание.
Данквертс,
основываясь модели Хигби, допустил, что
вихри, достигающие ПКФ, остаются в
контакте с ней в течение различных
промежутков времени
,
которые могут быть любыми в пределах
от 0 до бесконечности. Предположив, что
скорость обновления поверхности,
доступной для проницания, остается
постоянной, Данквертс показал, что
функция распределения элементов
поверхности по времени обновления
поверхности
.
(52)
В данном уравнении
параметр
характеризует вероятность того, что
некоторый элемент поверхности будет
существовать неизменным в течение
времени τ, прежде чем придет с ним в
контакт свежеперемешанная жидкость,
поступившая из ядра турбулентного
потока.
Тогда осредненный по времени стационарный поток целевого компонента к ПКФ будет
,
(53)
откуда
.
(54)
Скорость обновления поверхности s оценивают из экспериментов по массообмену.
В общем случае нельзя утверждать, что турбулентные пульсации достигают фиксированной ПКФ, такой как твердая стенка. Однако, существует все большее число свидетельств, что это может происходить. Тем не менее, концепция обновления ПКФ все же больше применима к ПКФ между жидкостью и газом, тем более, что разработка ее велась Данквертсом из рассмотрения именно этой ситуации.
Позднее модель обновления ПКФ, разработанная Данквертсом, подвергалась модификациям различными авторами. Наиболее подробно обзор этих моделей изложен в работе [2].
Работа с литературой: [2] – с. 114–143.
Лекции № 31, 32
Модели механизмов переноса импульса, теплоты и массы с учетом сопротивления поверхности переноса.
Пленочные модели исходят из допущения, что на межфазной границе контактирующие фазы находятся в равновесии, т.е. на границе раздела фаз отсутствует сопротивление переносу. Однако, для некоторых контактирующих систем, существуют значительные пограничные сопротивления переносу. Например, в случае жидкостей, содержащих поверхностно-активные вещества, которые обладают тенденцией концентрироваться на поверхности раздела фаз.
Кроме того, в процессе диффузии, на поверхности раздела фаз может возникнуть так называемая межфазная турбулентность, которая не связана с турбулентностью основного потока. Турбулентность межфазной поверхности приводит к повышению скорости переноса, что равносильно возникновению отрицательного пограничного сопротивления.
Работа с литературой: [5] – c. 208‑221.
Лекции № 33−37
Модели механизмов переноса импульса, теплоты и массы, учитывающие конвекционные эффекты. Обобщенная конвекционно-диффузионная модель пенетрационной теории. Ячеечная модель.
Работа с литературой: [2] c. 144‑187.
Лекции № 38−39
Современные направления развития исследований в области вопросов переноса импульса, теплоты и массы. Обзор последних исследований.
В лекции рассматриваются последние достижения в области разработки теоретических подходов к описанию механизмов переноса импульс, теплоты и массы, а также последние экспериментальные исследования, направленные на проверку тех или иных уже существующих или вновь созданных моделей. Для получения информации по данному вопросу необходим просмотр современной периодической научной литературы и материалов научных конференций посвященных данной проблеме.
Работа с литературой: просмотр периодических отечественных и зарубежных изданий, таких как "Теоретические основы химической технологии", "Chemical Engineering Science", "Журнал прикладной химии" и другие.