Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
Wprowadzeniedoinżynieriiprocesowej
23
wystąpiąwprzypadkuwyrównaniapęduczystężeńinosząonenazwęodpowiednio:
przenoszeniapęduidyfuzji.
Napodstawieteoriiibadańeksperymentalnychstwierdzono,żetemolekularne
procesyprzenoszeniapędu,energiiimasysąopisanezależnością
ª
powierzchnia9
º
«
«
«
¬
wi
danej
elkoci
ś
»
»
»
¼
1-«
ª
¬
wspczynnik
kinetyczny
ół
º
»
¼
«
«
«
«
¬
przemieszczają
simoleuy
przezktórą
ę
k
ł
»
»
»
»
¼
ª
«
¬
napdowy
gradient
ę
º
»
¼
.
ª
strumie
ń
º
(v)
Równanietogłosi,żestrumieńmolekułiniesionyznimpęd,energiaimasa
danegoskładnikasąproporcjonalnedopowierzchni,przezktórąprzemieszczająsię
molekułyidogradientu,odpowiednio,prędkości,temperaturyistężenia.Dlapo-
szczególnychprocesówprzenoszeniawystępująindywidualnewspółczynniki,które
niekiedymogąbyćokreślonenadrodzeteoretycznej,aleczęściejmusząbyćwy-
znaczonenadrodzedoświadczalnej.
Teoriamolekularnapłynówprowadzidojeszczejednejważnejkonkluzji.
Olbrzymialiczbamolekułwjednostceobjętościpłynu(przykładowo1Hm3powie-
trzawwarunkachnormalnychzawieraok.2,7l107molekuł,adlawodytaliczba
jestdużo,dużowiększa)sprawia,żepłynmożebyćtraktowanyjakoośrodekciągły,
złożonyzniewielkichelementów.Przezelementpłynurozumiećnależybardzo
niewielkąjegoobjętość,owymiarachnieporównywalniemniejszychodśrednicy
przewoduczyaparatu,alerównocześnienieporównywalniewiększąodśredniejdłu-
gościdrogiswobodnej(wgazachodległośćmiędzyzderzeniamimolekuł).Przyjęcie
założenia,żeośrodekjestciągły,umożliwiastosowaniewopisiepłynówtakich
parametrówjaktemperaturaiciśnienie,aletakżetakichwłaściwościfizykochemicz-
nychpłynujakgęstość
p
,dynamicznywspółczynniklepkości
H
,współczynnik
dyfuzjiI
ABczywspółczynnikprzewodzeniaciepłaλ.Parametryteodbieranesą
przezzmysłyczłowieka,aichwartośćjestokreślanadrogąpomiarów,mimożemają
onesensstatystycznywynikającyzmikrostrukturymaterii.Jesttoopisfenomenolo-
giczny;opierasięnamolekularnejbudowiematerii,aleniewnikawzjawiskaza-
chodzącemiędzymolekułami.
Modelośrodkaciągłegopozwalanaokreślenie,jakzachowujesięelementpły-
nupoddziałaniemsiły,jakzmieniasięprędkośćtegoelementuwczasieiprzestrze-
ni.Nietylkoprędkość,aletakżeciśnienie,temperaturaczystężeniaposzczególnych
składników,jeżelijesttomieszaninawieloskładnikowa.Modelpozwalanaprzej-
rzystesformułowanieprawrządzącychpłynamiiichopiszapomocąrównańalge-
braicznychiróżniczkowych.
Dalszymimilowymikrokamiwzrozumieniumechanizmuprzepływupłynu,
atakżeprocesówprzenoszeniaciepłaimasybyłyprace,któreukazałysięwkońcu
XIXw.inapoczątkuXXw.DziękibadaniomReynoldsawyróżnionodwacharak-
terystycznetypyprzepływupłynów.Przymałychprędkościachliniowychpłynu,ale
nietylkotawielkośćotymdecyduje,poszczególneelementypłynuporuszająsię
potorachrównoległych,jakgdyby„ślizgającsię”posobie.Przepływmacharakter
uwarstwionyijestnazywanyruchemlaminarnym.Przywyższychprędkościach