Transpordinähtuste definitsioon

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC biomeditsiinitehnikas ja füüsikas

Termin transpordinähtused tähistab peamiselt kolme tüüpi protsesse: impulsi transport, energia transport ja massitransport. Need kolm peamist õppevaldkonda hõlmavad vastavalt vedeliku dünaamikat, soojusülekannet ja erinevate keemiliste liikide massiülekannet.

Transpordinähtuste uurimine on väga oluline erinevate teadusvaldkondade, sealhulgas füüsika, keemia, masinaehituse ja keemiatehnika arenguks. Tasub mainida, et põhimõtteliselt lähtuvad kõik transpordinähtused oma käitumises jäävuse seadustest (aine ja energia).

hoogu transport

Momendi transport viitab liikuvatele materjalidele, täpsemalt vedelikele. Nende protsesside uurimise eest vastutab vedelike dünaamika, mis käsitleb põhimõtteid, mille alusel protsess toimub. vedelike liikumine erinevates tingimustes, nagu vool läbi torude, turbulents, avatud kanalid jne teised. Impulsi ülekande uurimine on kasulik sellistes rakendustes nagu aerodünaamiline ja maismaasõidukite projekteerimine, isegi sellistes bioloogilistes süsteemides nagu verevool inimkehas.

energia transport

Teisest küljest on soojusülekanne põhiprotsess, mis kirjeldab, kuidas energia soojuse kujul ühest kohast teise liigub. See toimub kolme peamise mehhanismi all, milleks on juhtivus, konvektsioon ja kiirgus. Juhtivus on soojuse ülekanne ühes tahkes kokkupuutes teisega, konvektsioon on soojuse ülekandmine läbi vedeliku liikumisest ja kiirgusest on soojuse ülekanne elektromagnetlainete abil, nagu mikrolained ja infrapuna.

Soojusülekande nähtuse toimumise mõistmine on oluline sellistes rakendustes nagu projekteerimine muuhulgas soojusvahetid, ruumide kütte- või jahutusseadmed, köögiseadmed. paljud teised.

Massiülekanne

Massiülekanne viitab mehhanismile, mille abil aine liigub teatud süsteemis ühest kohast teise kas faasimuutuse või kaasatud keemiliste protsesside kaudu. Siin tuleb esile ühendite või muude keemiliste liikide, näiteks molekulide või ioonide difusioon, teatud protsessides, näiteks füsioloogilistes, toimuvate reaktsioonide kirjeldus. Massiülekanne mängib olulist rolli üksuse operatsioonides, mida kasutatakse tööstuslikes protsessides, nagu absorptsioon, ekstraheerimine, kuivatamine ja destilleerimine.

Transpordinähtusi saab uurida kolme erineva taseme luubi all, viidates erinevatele skaaladele: makroskoopiline, mikroskoopiline ja molekulaarne. Alustades makroskoopilisest tasemest, kus pakutakse välja võrrandid, mida nimetatakse tasakaaluks ja mis kirjeldavad, kuidas teatud muutused mõjutavad süsteemi impulssi, energiat ja massi. Nimetatud muutus võib olla mõne elemendi sisseviimine või eemaldamine aine, energia või välisvoolude sisendi tõttu. Need tasakaalud keskenduvad erinevustele algseisundist hetkeni, kus tingimus protsessis ilmnes, jättes kõrvale süsteemi kõigi üksikasjade mõistmise. Transpordinähtuste uurimine makroskoopilisel tasandil aitab meil mõista probleemi globaalsest vaatenurgast ning teatud rakendustes, näiteks inseneritöös, on see kõik, mida vaja läheb.

Järgmine on mikroskoopiline tase, mille all uuritakse süsteemi väikseid piirkondi, Siin kehtivad ka muutust kirjeldavad võrrandid, kuid ainult väikese piirkonna piires Uuring. Mikroskoopilise tasandi uuringu eesmärk on saada üksikasjalikumat teavet kui makroskoopilisel tasemel, nagu temperatuur, rõhk ja kontsentratsiooniprofiilid, mida saab ekstrapoleerida teistele piirkondadele, et saada üksikasjalikumat röntgenpilti Uuring. Lõpuks püüab molekulaarne tase transpordinähtusi põhimõtteliselt mõista, see tähendab See tähendab massi, impulsi ja energia mehhanismide mõistmist jõudude ja struktuuri osas molekulaarne. Seda tüüpi uuringuid rakendavad sellised teadusharud nagu teoreetiline füüsika, füüsikaline keemia ja väga harva ka inseneriteadus.

Rakenduse näited

Mõned transpordinähtuste uurimise rakendused hõlmavad tööstuslike, bioloogiliste, põllumajanduses ja meteoroloogias, siis pidagem meeles, et kõiki neid protsesse juhivad aine jäävuse seadused ja energiat. Sellele uurimisvaldkonnale pühendunud insenerid ja teadlased kasutavad nende nähtuste modelleerimiseks võrrandeid ja Lisaks juhitavate protsesside optimeerimise võimaluste otsimisele ennustada selle käitumist erinevates tingimustes neile. Täpsemalt tööstuslikud protsessid, nagu destilleerimine, terade ja puidu kuivatamine, kääritamisprotsessid toiduainete ja jookide tootmiseks, veepuhastus, kaevandamine, nafta rafineerimine, kõik need on välja töötatud ja täiustatakse jätkuvalt tänu nähtuste rakendamisele. transport.