Тепло и массо обмен в двухкомпонентных средах. Основные законы. Диффузия. Диффузиозный термоэффект. Диффуры тепло и массо обмена. Ур-ие массообмена.

Компонентами называют вещества, наименьшее число которых достаточно для образования всех фаз, т. с. гомогенных частей данной системы. Диффузией называют самопроизвольный процесс, стремящийся к установлению внутри фаз равновесного распределения концентраций при однородной по температурам и давлениям смеси. Аналогично теплообмену диффузия (массообмен) может происходить как молекулярным (микроскопическим), так и молярным (макроскопическим) путем

Поток массы обозначим через J; его единица измерения — килограмм в секунду/ Плотностью потока массы j называют поток массы, проходящей через единицу поверхности: j=dJ/dF. В однородной по температуре и давлению макроскопически неподвижной двухкомпонентной смеси плотность потока массы одного из компонентов за счет молекулярной диффузии определяется первым законом Фика С — местная концентрация данного вещества (компонента), кг/м³; D кратко называют коэффициентом диффузии, м²/с; Второй закон Фика связывает пространственное и временное изменения концентрации (уравнение диффузии):

эта зависимость представляет собой уравнение Аррениуса. Если температура смеси переменна, то возникает так называемая термическая диффузия (эффект Соре). Если массы молекул двух компонентов различны, то за счет термодиффузии более тяжелые молекулы большей частью стремятся перейти в холодные области; если же массы молекул одинаковы, то в холодные области стремятся перейти более крупные молекулы. Термодиффузия приводит к образованию градиента концентрации. Этому препятствует процесс концентрационной диффузии, стремящейся выровнять состав. Диффузионный термоэффект —явление, обратное термодиффузии. Возникающий при диффузионном термоэффекте градиент температуры имеет такое направление, что термодиффузпя, которая является его результатом, противоположна диффузии, благодаря которой появился этот градиент.

Если в смеси имеет место градиент полного давления, то может возникнуть диффузия за счет неоднородности давления (бародиффузия). При баро-диффузии тяжелые молекулы стремятся перейти в область повышенного, а легкие — в области пониженного давления

С учетом концентрационной диффузии, термодиффузии и бародиффузии плотность потока массы 1-го компонента за счет молекулярного переноса описывается следующим уравнением: При grad p = 0 и grad t = 0 уравнение переходит в закон Фика.

Плотность теплового потока описывается уравнением

Первый член правой части уравнения (учитывает перенос теплоты теплопроводностью, второй — конвекцией и третий — молекулярной диффузией.