Дифузійний прикордонний шар - автоматизована інтернет-система формування баз даних
Дифузійний прикордонний шар
Прикордонний шар - область течії в'язкої рідини (газу) з малою в порівнянні з поздовжніми розмірами поперечної товщиною, що з'являється у поверхні обтічного твердого тіла або на кордоні розділу двох потоків рідини з різними швидкостями, температурами або хімічним складом. Виникнення прикордонного шару пов'язано з явищем перенесення в рідини кількості руху, теплоти і маси, що характеризуються коефіцієнтом в'язкості. теплопровідності і дифузії. Освіта і розвиток прикордонного шару можна простежити на прикладі динамічного (швидкісного) прикордонного шару біля поверхні тіла, обтічного потоком рідини або газу. Внаслідок в'язкості рідини вона «прилипає» до поверхні тіла, тобто на склі поздовжня складова швидкості рідини дорівнює нулю (якщо поверхня тіла непроникна, то тут дорівнює нулю і поперечна складова швидкості). Розрив поздовжньої складової швидкості в в'язкої рідини існувати не може, тому виникає перехідна область течії, тобто прикордонний шар. в якому відбувається плавна зміна швидкості від нуля на стінці до деякого кінцевого значення в зовнішньому потоці, де вплив в'язкості зникає. Товщина такої перехідної області і профіль швидкостей в ній визначаються рівняннями збереження кількості руху. Крім динамічного прикордонного шару при обтіканні тіла можна виділити також теплової (температурний) прикордонний шар. утворюється в разі розбіжності температури поверхні тіла і температури рідини, а також концентраційний (дифузний) прикордонний шар. утворюється при протіканні на стінці хімічної реакції або ж при вдувом стороннього газу через проникну поверхню тіла.
Дифузійний і динамічний прикордонні шари при ламінарному плині
Якщо прикордонний шар обмежити товщиною витіснення (см.ріс.1), то тут же формується дифузний прикордонний шар. в межах якого через відсутність течії можлива тільки молекулярна дифузія. швидкість якої в багато разів нижче, ніж у конвекційної дифузії. Таким чином існує шар, безпосередньо дотичний з обтічної поверхнею і обмежений товщиною витіснення. Тут з навантажень діє лише напруга зсуву, крім того, можлива тільки молекулярна дифузія. Далі, до краю "класичного" прикордонного шару швидкість потоку підвищується, і починає діяти і гідродинамічний упор. Крім того, в цьому шарі можлива конвекцією дифузія.
Дифузійним прикордонним шаром називається область течії поблизу стінки, в якій відбувається зміна концентрації домішки від її значення на стінці до значення в зовнішньому потоці.
- Явища "/>
- Погранслой
- s A на стінці до C * A в потоці, що створює усередині рідини дифузний прикордонний шар. Перенесення компонента А в дифузійному шарі поблизу міжфазної межі здійснюється шляхом конвективного дифузії в поле поступово прискорюється рідини.
Дифузійний прикордонний шар грає важливу роль в процесі ультразвукового сушіння. Перша стадія, яка характеризується постійною швидкістю сушки, відрізняється тим, що видаляється з поверхні матеріалу, що висушується волога безперервно поповнюється надходить з його внутрішніх шарів. Швидкість сушіння визначається в цій стадії градієнтом концентрації рідини в дифузійному прикордонному шарі. Під впливом ультразвуку процес випаровування рідини з поверхні різко прискорюється, оскільки у вологій поверхні виникають акустичні потоки, які викликають деформацію дифузійного прикордонного шару при цьому шар стає тоншим, градієнт концентрації зростає, що і призводить до прискорення видалення вологи з поверхні. Істотний вплив акустичних потоків в перший період сушіння пов'язане з відносно малою товщиною їх прикордонного шару. Порівняння ультразвукової сушки з конвективного при постійному охолодженні поверхні матеріалу показує, що навіть коли швидкість акустичних потоків порівнянна зі швидкістю постійного потоку повітря при охолодженні, ультразвукова сушка протікає значно швидше з огляду на те, що товщина прикордонного шару для акустичних потоків менше, ніж товщина гідродинамічного прикордонного шару ( остання приблизно дорівнює товщині дифузійного прикордонного шару).
Розчинення може протікати по диффузионному. кінетичного або змішаного механізму. Розглянемо найбільш поширений дифузний механізм. При розчиненні на поврхності розчиняється тіла виникає дифузний прикордонний шар. в межах якого концентрація змінюється від сн на поверхні тіла до концентрації з в основній масі розчину. При зануренні тіла в нерухому рідина в межах дифузійного шару виникає рух рідини, побуждаемое різницею щільності її і тіла в шарі і поза ним (природна конвекція). При зануренні тіла в рухому рідину в межах дифузійного шару також виникає рух, швидкість якого знижується в міру наближення до поверхні тіла (вимушена конвекція. Прискорюється перемішуванням). При цьому товщина шару залежить від його дифузійних і гідродинамічних параметрів і зменшується зі збільшенням числа РейнольдсаRe = ud / v (u-швидкість обтікання рідиною об'єкта розчинення, d -eгo розмір, v -кінематіч. В'язкість рідини).
Основний закон кінетики дифузійного розчинення:
де М-маса розчиняється в-ва, t-час, k коеф. массоотдачи, F-площа поверхні розчинення. Параметр k визначається рівняннями в узагальнених змінних.
Для багатьох об'єктів розчинення в умовах газовиділення протікає в дифузійної області; закономірності зміни константи k пояснюються наступним чином: зі зростанням концентрації реагенту інтенсифікується бульбашковий режим, що сприяє турбулізації пограничного шару і зменшення товщини дифузійного шару. тобто інтенсифікації транспорту реагенту до поверхні. Одночасно прискорюється екранування поверхні (ізоляція її від рідкого середовища), внаслідок чого після досягнення критичної концентрації величина k починає знижуватися. Крім концентрації реагенту на константу швидкості впливають в'язкість рідини (з її збільшенням k зменшується) і тиск в системі; при зростанні останнього зростання бульбашок і загальна інтенсивність бульбашкового режиму знижуються, що також призводить до зменшення k.
1. Лойцянський Л. Г. Механіка рідини і газу, 4 видавництва. М. тисячу дев'ятсот сімдесят три.
2. Шлихтинг Г. Теорія прикордонного шару, пров. з нім. М. тисячі дев'ятсот сімдесят чотири.
3. Основи теплопередачі в авіаційній і ракетній техніці, М. +1960.
4. Кутателадзе С. С. Леонтьєв А. І. Тепломасообмін і тертя в турбулентному прикордонному шарі, М. 1972.
Необхідна підтримка вбудованих фреймів.