Тепломассообмен (физико-математические основы): Учебное пособие, страница 2

В  настоящее  время,  как  известно,  изучение  физико- химических  процессов  идет  двумя  параллельными  путями:  любое  вещество  можно  рассматривать  как  совокупность  микрочастиц,  имеющих  определенные  размеры, массу,  энергию,  скорость  и  т.  д.,  а  можно  его  представить и как  сплошную  бесструктурную  массу,  невзирая  на  его  дискретность.  В  первом  случае  учитываются  индивидуальные  свойства  частиц,  особенности  их  состояния  и  реакции  на  различные  внешние  воздействия  и  на  этой  основе  получаются  макроскопические  характеристики  вещества.  Такой  метод  называют  статистическим.  Во  втором  случае  эти  характеристики  находят  экспериментальным  путем,  а  описание  процессов  базируется  на  наблюдениях  за  макрообъемами   веществ.  Такой  метод  называется  феноменологическим.

Формулы  и  уравнения,  полученные  феноменологическим  методом,  более  просты  и  иногда  имеют  одинаковую   структуру  для  разных  процессов  и  даже  для  веществ  в  разных  агрегатных  состояниях.  Практика  освоения  технологических  процессов  с  очень  высокими  или  с  очень  низкими  параметрами  состояния  веществ,  скоростей  протекания  показывает,  что эти  законы,  формулы,  уравнения  не  всегда  справедливы.  Тем  не   менее,  феноменологический  метод  и  полученные  на  его  основе  уравнения  пока  что  используются  наиболее  активно.  И  в  данном  пособии  весь  материал  излагается  на  основе  феноменологических  законов  и  зависимостей.

В  первой  главе  излагаются  общие  сведения  о  процессах  массо-  и  теплопереноса,  о  их  механизмах и  особенностях,  об  основных  закономерностях. 

Во  второй  главе,  на  основе  феноменологических  представлений,  даны  выводы  уравнений  переноса  для  простейших  случаев,  то   есть  в  прямоугольных  координатах,  приведены  их  частные  модификации.  В  предположении  конвективного  теплообмена  показана  возможность  упрощения  уравнений  в  пределах  пограничного  слоя,  а  также  их  преобразования  для  турбулентного  ядра  потока.

Третья,  самая  большая  глава,  содержит  сведения  о  постановке  задач  тепломассообмена  и  об  основных  методах  их  решений:  подобия,  аналогии,  точечных  и  линейных  источников,  разделения  переменных,  интегральных  преобразований,  конечно- разностных  и  зональных.  Этим  перечнем  не  исчерпывается  все  многообразие  методов, есть  еще  целый  ряд  аналитических  методов,  разработанных  с  применением  различных  упрощающих  предположений.  Но  в  практике  современных  теоретических  исследований и  практических  расчетов  широкого  применения   они  не  нашли,  так как  упрощения  суживают  области  их  применения.

Читателям,  заинтересованным  в более  подробном  изучении  различных  или  каких-то  конкретных  методов  решения  уравнений,  следует  обратиться  к  специальной  литературе,  потому  что  данное  пособие  рассчитано  на  определенный  объем  учебных  часов,  позволяющий  включать  в  него  только  наиболее существенные  сведения.  На  первых  порах  в  выборе  литературы  может  помочь  перечень  источников,  приведенный  в  конце  пособия.  А  более свежие  сведения  можно  получить из  периодической  литературы.


ВВЕДЕНИЕ

Тепло-  и  массообмен  -  это  самопроизвольные  взаимосвязанные  процессы,  непрерывно  происходящие  в  природе  и  в  различных  техно-  логических  установках. Но  в большинстве  случаев интенсивность их  мы     можем  регулировать  так,  как  нужно  в  каждом  технологическом  про-  цессе.

При температуре  выше  абсолютного  нуля  микрочастицы  материи, как  известно,  находятся  в  непрерывном  движении.  И  чем  выше  тем-  пература  тела,  тем  интенсивнее  это  движение  и,  следовательно,  интен-  сивнее   перенос  энергии.  Но  в  пространстве  могут  перемещаться  и  сами  макрообъёмы  газообразных,  жидких  и  сыпучих  тел.  При  этом  также  происходит  перенос  энергии  в  пространстве.