Виды переноса

Удобнее всего механизмы переноса классифицировать по масштабу, в котором осуществляется элементарный акт переноса.

Наинизший уровень – квантовый: элементарный акт переноса заключается в излучении и поглощении элементарной частицы – кванта. Механизм переноса на квантовом уровне называется излучением.

Второй более высокий уровень связан с тепловым движением молекул.

Молекулярный перенос
Импульс Механизм переноса импульса на молекулярном уровне – вязкостное трение или вязкость. Перенос импульса подчиняется закону Ньютона.	Тепло Механизм переноса тепла на молекулярном уровне – теплопроводность. Перенос тепла описывается уравнением Фурье:	Вещество Механизм переноса вещества на молекулярном уровне – диффузия. Описывается уравнением Фика:
Закон Ньютона μ – коэффициент динамической вязкости; = ν – коэффициент кинематическая вязкость W – скорость перемещения;	Закон Фурье – коэффициент теплопроводности; cp – удельная теплоемкость при P = const; – плотность; = i – объемная энтальпия; = a –коэффициент температуропроводности, характеризует скорость нагревания и охлаждения тела.	Закон Фика c – концентрация переносимого вещества; D – коэффициент молекулярной диффузии.

Таким образом, молекулярный перенос массы q_Мc, энергии q_Мt, импульса q_Ми описываются идентичными по форме уравнениями, которые могут быть объединены следующим выражением:

- общее уравнение

где k – коэффициент пропорциональности, в зависимости от вида переноса принимающий значения D, a, (м²/с) (для газов Da );

φ – потенциал переноса.

Высший уровень переноса связан с движением потоков. Перемещающиеся массы жидкости несут с собой и количество движения, и тепло, и вещество, и таким образом переносят их. Этот механизм называется конвекцией или конвективным переносом.

Плотность конвективного потока q_к массы, энергии и импульса на каждом участке поверхности можно выразить следующим образом:

где ΔS – участок поверхности, расположенный нормально вектору скорости.

Таким образом, в случае молекулярного и конвективного переноса массы или энергии плотность потока q складывается из двух составляющих: q = q_м + q_к, (применимо при переносе тепла в жидкости). При переносе тепла через стенку: q = q_м

Дата добавления: 2014-01-05