Подобие диффузионных процессов

 

Так как диффузионное уравнение, описывающее массопередачу, не интегрируется, решение находят в виде критериальной зависимости.

Граничные условия получаем, объединив закон Щукарева и закон Фика:

При подобном преобразовании этих уравнений получается следующий набор критериев подобия:

1. критерий Нуссельта диффузионный:

(аналог теплового критерия Нуссельта)

где l – определяющей геометрический размер, м.

Физический смысл Nu_g – это отношение интенсивности (скорости) массоотдачи и молекулярного переноса в пограничном слое.

2. критерий временного подобия (Фурье диффузионный):

Физический смысл – это безразмерное время неустановившихся процессов.

3. критерий Пекле диффузионный:

где - критерий Прандтля диффузионный; - вязкость.

Физический смысл – это отношение интенсивностей переноса вещества за счет движения среды и движения молекул.

Физический смысл – это критерий подобия полей физических величин.

Связь между критериями подобия имеет вид:

При экспериментальном исследовании находят коэффициент А и показатели степени: m, n, p. Из критерия Нуссельта находят b_y, или b_x.

.

Коэффициент массоотдачи зависит от физических свойств фазы (жидкости, газа, пара), скорости движения фазы, формы и размеров поверхности контакта фаз.

Увеличить скорость массоотдачи можно за счет увеличения скорости движения фазы, турбулизации потока, уменьшения - например, при использовании пленочных аппаратов.