Конвективная диффузия. Массоотдача.
Конвективной диффузией называется массоперенос, обусловленный перемещением мольных объемов компонентов, составляющих смесь.
Конвективная диффузия всегда сопровождается молекулярной диффузией. Совместный перенос молекулярной и конвективной диффузией называют конвективным массообменном, или массоотдачей.
Процесс массоотдачи i-го компонента в кг описывается уравнением
где – коэффициент массообмена iго компонента, м/с; – массовые концентрации рассматриваемого компонента в единице объема на 2-х изоконцентрационных поверхностях, кг/м3; – площадь изоконцентрационной поверхности, м2; – время процесса, с.
Массоотдача между газовой средой и поверхностью твердого тела
В соответствии с 1-ым законом Фика
,
где – соответственно массовая концентрация i-го компонента у поверхности твердого тела и в объеме среды (газа), кг/м3.
Это уравнение называется уравнением массоотдачи.
Уравнение конвективной диффузии в прямоугольных координатах
В соответствии со 2-ым законом Фика это уравнение для i-го компонента будет иметь следующий вид
(5.1)
где – субстанциональная (полная) производная.
Для стационарных процессов
(5.2)
В (5.1) и (5.2)
– оператор Лапласа.
Уравнение массопереноса при наличии концентрационной диффузии, термодиффузии и бародиффузии
Поскольку тоже, что и для i-го газа это уравнение с учетом (5.1), (4.3) и (4.4) принимает вид
,
где – плотность iго компонента, кг/м3.