Основные законы массопередачи. 1. Молекулярная диффузия

1. Молекулярная диффузия. Закон Фика.

Молекулярная диффузия – перенос вещества за счет движения молекул в паровой, газовой и жидкой среде. Процесс происходит при наличии разности концентраций распределяемого вещества в разных точках объема.

Закон Фика аналогичен закону Фурье для теплопроводности.

,

где - градиент концентраций (рост);

F – поверхность равных концентраций, т.е. перенос вещества происходит по нормали к этой поверхности;

D – коэффициент молекулярной диффузии, который зависит от температуры, давления, молекулярной массы, природы вещества, вязкости, агрегатного состояния среды (в газах и парах коэффициент намного выше, чем в жидкости) .

Если в справочниках отсутствует значение коэффициента молекулярной диффузии, то его можно рассчитать по эмпирическим уравнениям.

2. Дифференциальное уравнение конвективной диффузии.

Конвективная диффузия – это перенос вещества в движущейся среде, т.е. среда перемещается со скоростью W и одновременно с движением объемов среды происходит перенос вещества за счет движения молекул. По аналогии с уравнением Фурье-Киргофа уравнение конвективной диффузии примет вид: , ,

субстанциональная (полная) производная концентрации по времени

.