2015-05-05
286
Кинетика массопроводности описывается законом: 
- количество вещества, переместившегося в твердом теле за счет массопроводности прямопропорционально градиенту концентрации, площади ┴ направлению потока вещества и времени. К - коэффициент массопроводности (
). Процесс переноса вещества внутри твердого тела описывается диффузионным уравнением массопроводности 
; 
К – не является постоянной величиной, зависит от природы процесса (адсорбция, сушки), от структуры пористого тела, определяется экспериментально.
Схема перемещения вещества внутри тел.
|
|
, с обеих сторон омывается потоком. Т.к. тело симметрично, рассмотрим процесс по одну сторону. В ядре потока концентрация постоянна и равна 
. В момент 
концентрация равна Сн в центре пластины и на границе раздела; в момент времени 
- изменеяется от 
в центре пластины до 
на поверхности; 
- от 
до 
и т.д. От границы раздела вещество диффундирует через пограничный слой. В пограничном слое наблюдается постепенное затухание турбулентности и наиболее резкое изменение концентрации, почти линейное у поверхности. Основной здесь является молекулярная диффузия. В ядре потока омывающего твердую фазу, т.е. внешней области, массоотдача происходит конвективным путем; концентрация снижается, приближаясь к равновесной 
. При 
концентрация в твердой фазе и в ядре = .
Таким образом концентрация в твердой фазе при массопроводности изменяется не только в пространстве, но и во времени, т.е. процесс является нестационарным.
Для решения задачи о перемещении вещества внутри твердого тела диффузионное уравнение массопроводности должно быть дополнено граничными условиями. Получим их. К элементарной площадке dF на границе раздела фаз подводится вещество, количество которого можно определить из закона массопроводности dM= - К 
dFd 
; отводится от границы в фазу dM= 
dFd ; Сгр – концентрация на границе. Т.о 
. Разделим правую часть на левую, получим критерий Био 
. Между NuD и 
существует принципиальное отличие. В NuD все величины относятся к одной фазе, а в входит 
в жидкости и К – коэффициент массопроводности в твердой фазе. Критерий Био характеризует отношение внутридиффузионного сопротивления к внешнедиффузионому сопротивлению. Если значение мало - процесс лимитируется внешней диффузией.
