post

Масообменни процеси – пренос на маса

Масообменни процеси се наричат тези, при които се наблюдава пренос на дадено количество вещество между две контактуващи среди и преминаването му от едната фаза в другата. Масопреносът се прилага в химическата индустрия, когато се разделят смеси от различни вещества. За целта се използват процесите на адсорбция, абсорбция и дифузия, дестилация и ректификация, екстракция и др.

Фазата е еднородна среда, която често се асоциира с агрегатните състояния, но не е задължително различните фази да са в различно агрегатно състояние. Например смес от вода и олио е течност, но с две отделни ясно отличими фази. Веществата, които съставят дадена фаза се наричат нейни компоненти.

Осъществяването на различните видове масообменни процеси често става с помощта на дифузия или осмоза. Дифузията предствалява самоволно движение на частиците от място с висока тяхна концентрация към място с ниска. Класически пример е наливането на солена вода в сладка, като при това йоните на солта се разпределят равномерно в целия обем на разтворителя.

Ако между солената и сладката вода обаче, се постави полупропусклива мембрана, тогава ще се наблюдава процесът осмоза. При него водните молекули от сладката вода се насочват през мембраната към соления разтвор, за да намалят концентрацията на разтворените частици. Осмотично налягане е … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Ламинарно течение, турбулентен поток, число на Рейнолдс

Ламинарно течение се нарича хидродинамичен режим, при който съседните слоеве в една течност не се смесват, а когато се промени така, че те да се смесват, тогава то се нарича турбулентно течение. Ламинарното може да бъде стационарно или нестационарно, а турбулентното винаги е нестационарно.

Ламинарно течение

Когато течност се придвижва в тръбопровод с кръгло сечение, потокът мислено може да се раздели на слоеве с цилиндрична форма. Най-външният от тях следва да е в контакт със стените на тръбопровода. Неговите частици са частично или напълно неподвижни поради взаимодействието им с частиците на тръбите.

Скоростта на всеки вътрешен слой е по-висока от тази на предхождащия го външен, като най-висока е тази на централния цилиндър. Токовите линии на всички тези слоеве са успоредни. При ламинарния поток, както беше споменато в началото, слоевете не се смесват, а се плъзгат един спрямо друг.

При ламинарно течение скоростта на частиците в произволно напречно сечение на тръбопровода се променя в зависимост от радиуса на тръбата и слоя, в който се намират.

v = vmax [1- (r2/R2)]

vmax е скоростта на частиците по централната ос на тръбата (v център), е радиуса на тръбопровода, е разстоянието от центъра до слоя, … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Вискозитет – коефициент на вискозност

Вискозитет е характеристика на флуидите (течности и газове), която определя свойството им да текат. Той е мярка за вътрешното триене между отделните пластове на течността или газа. Флуидите с голям вискозитет са слабо течливи или почти нетечливи, а тези с малък текат отлично. Пчелният мед има голям вискозитет, а водата относително малък.

Теоретична постановка

Нека да си представим теоретичен модел на две тънки пластини с повърхност S, долната от които е неподвижна, а между тях пространството Δy е запълнено с флуид. Самата течност може да се представи като отделни слоеве плътно притиснати един в друг (слоест/ламинарен модел).

Когато върху горната пластина се приложи тангенциална сила с размер F, правопропорционална на квадратурата S, пластината започва да се движи със скорост Δv по посока на приложената сила. Във флуида възниква съпротивление, което е резултат от тангенциалните сили на триене между отделните му пластове. Затова горният слой се движи най-бързо, всеки следващ с по-малка скорост, а долният е най-бавен.

Скоростен градиент и вискозитет

Разликата в скоростите на два слоя dv/dy се нарича градиент на скоростта. Скоростният градиент отразява изменението на скоростта на безкрайно малко разстояние dy в перпендикулярно на движението направление. Практически е установено, че силата F трябва да е … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Закон на Бернули – константа и уравнение на Бернули

Закон на Бернули е физична закономерност дефинирана от швейцарския физик Даниел Бернули през 18 век, която се изразява математически с уравнението на Бернули.

Теоретична постановка

Като начало ще съставим теоретична постановка, на базата на която, ще изведем уравнението на Бернули.

В стационарен поток на идеален флуид може мислено да се отдели произволна токова тръба. Между две нейни различни сечения Sи S2, на разстояние l едно от друго, има затворен обем течност. За безкрайно малко време dt, флуидът ще се придвижи по посока на токовите линии. При това негово движение, горното му сечение ще се премести на безкрайно малко разстояние dl1, а долното – на dl2.

Идеалният флуид е несвиваем, от което следва, че освободеният обем V в горната част на тръбата, е равен на новозапълнения обем V в долната част.

Силите, които действат върху сечението на флуида могат да са насочени в различни посоки. Затова всяка една от тях може да се представи като сума от нормална сила (перпендикулярна на сечението) и тангенциална сила (допирателна към сечението). Към движението на идеален флуид отношение имат нормалните сили на натиск, които създават външното налягане и силата на тежестта.

Уравнение на Бернули

Общата … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ

post

Идеален флуид. Стационарно течение. Токова тръба

Идеален флуид е понятие, под което ще разбираме идеална течност, а за идеален газ ще дефинираме съвсем различно определение в друга публикация.

Идеален флуид е такъв, който е абсолютно несвиваем и невискозен. Когато се разглежда неговото движение, могат да бъдат пренебрегнати процесите на топлооблен. Дисциплината във физиката, която се занимава с това се нарича хидродинамика, а тя е част от механиката на флуидите.

Когато става дума за движение на несвиваеми флуиди, плътността (ρ) обикновено има еднакви стойности за всички обеми от всеки участък на потока.

Стационарно течение на идеален флуид

Движение на идеален флуид (течност), при което скоростта ѝ във всяка точка от пространството остава постоянна във времето, се нарича стационарно течение.

При движението на идеален флуид, всяка точка от пространството, през която минава движещата се течност, се характеризира с определена скорост v. Скоростта се изобразява като вектор с определена дължина и посока. Всички вектори формират поле на вектора на скоростта.

За изобразяване на полето на вектора на скоростта се използват токови линии. Токова линия е най-често крива, съставена от множеството от точки, всяка от които лежи на допирателна към кривата, върху която се намира векторът на скоростта.

Когато се начертаят повече токови линии, … ПРОЧЕТИ ЦЯЛАТА ПУБЛИКАЦИЯ