1.1.3. Закономерности переноса массы и энергии

Экономическая эффективность любого производства в значительной степени зависит от скорости протекания технологических процессов. Эта скорость тем больше, чем больше движущая сила, и тем меньше, чем больше сопротивление этому действию:

(1.6)

где L – скорость протекания процесса,

R – сопротивление переносу,

Δ – движущая сила.

Это выражение носит название основного кинетического уравнения. Зная движущую силу, можно получить основное уравнение для любого процесса.

Для процесса теплопередачи:

q = k ΔТ , (1.7)

где q – скорость переноса теплоты, удельный тепловой поток, Дж/(м² ∙с);

k – коэффициент теплопередачи, Дж/(м² ∙К∙с);

ΔТ – движущая сила, т.е. средняя разность температур, К (или ^оС).

Вместе с тем тепловой поток – это количество теплоты, переносимое через единицу поверхности в единицу времени:

(1.8)

где Q – количество теплоты, Дж;

F – площадь поверхности, через которую передается теплота, м²;

τ – время, с.

Для процесса массопередачи удельный поток массы [кг/(м² ∙ с)] равен:

m= K_mΔC , или (1.9)

где K_m– коэффициент массопередачи, размерность которого зависит от размерности концентрации, например, кг/[м² ∙(кг/м³)с] либо м/с;

ΔC – движущая сила – средняя разность концентраций, кг/м³;

М – количество переносимого вещества, кг.

Для гидродинамических процессов, например для фильтрации, кинетическое уравнение примет следующий вид (уравнение фильтрования Дарси):

(1.10)

где V – объем получаемого фильтрата, м³;

F – площадь, через которую осуществляется фильтрование, м²;

τ – время, с;

v – скорость фильтрования, м³/м² ∙с, или м/с;

К – коэффициент, характеризующий проводимость фильтрующей перегородки, м³/(м² ∙с∙Па), или м² ∙с/кг;

Δp – разность давлений, Па.