Definicija transportnih fenomena

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC inž. biomedicinskog inženjerstva i fizike

Pojam fenomen prijenosa odnosi se uglavnom na tri vrste procesa: prijenos količine gibanja, prijenos energije i prijenos mase. Ova tri glavna polja proučavanja uključuju dinamiku fluida, prijenos topline i prijenos mase različitih kemijskih vrsta.

Proučavanje transportnih fenomena temeljno je za razvoj različitih znanstvenih područja, uključujući fiziku, kemiju, strojarstvo i kemijsko inženjerstvo, između mnogih drugih. Vrijedno je spomenuti da, u osnovi, svi transportni fenomeni temelje svoje ponašanje na zakonima održanja (materije i energije).

prijenos momenta

Prijenos momenta odnosi se na materijale u pokretu, posebno na tekućine. Dinamika fluida odgovorna je za proučavanje ovih procesa, koja se bavi načelima prema kojima se proces odvija. kretanje tekućina pod različitim uvjetima kao što su protok kroz cijevi, turbulencija, otvoreni kanali, među drugi. Proučavanje prijenosa momenta korisno je u primjenama kao što su aerodinamika i dizajn kopnenih vozila, čak i u biološkim sustavima kao što je protok krvi u ljudskom tijelu.

prijenos energije

S druge strane, prijenos topline temeljni je proces koji opisuje kako energija u obliku topline prelazi s jednog mjesta na drugo. To se događa kroz tri glavna mehanizma, a to su kondukcija, konvekcija i zračenje. Kondukcija je prijenos topline u jednom čvrstom tijelu u kontaktu s drugim, konvekcija je prijenos topline kroz kretanja fluida i zračenja je prijenos topline pomoću elektromagnetskih valova, kao što su mikrovalovi i infracrveni.

Razumijevanje kako dolazi do fenomena prijenosa topline ključno je u primjenama kao što je dizajn izmjenjivači topline, uređaji za grijanje ili hlađenje prostorija, kuhinjski uređaji, između ostalog. mnogi drugi.

Prijenos mase

Prijenos mase odnosi se na mehanizam kojim materija prelazi s jednog mjesta na drugo unutar određenog sustava, bilo promjenom faze ili uključenim kemijskim procesima. Ovdje dolazi difuzija spojeva ili drugih kemijskih vrsta, kao što su molekule ili ioni, opis reakcija koje se javljaju u određenim procesima, kao što su fiziološki, između ostalog. Prijenos mase igra važnu ulogu u operacijama jedinica, koje se primjenjuju u industrijskim procesima, kao što su apsorpcija, ekstrakcija, sušenje i destilacija.

Fenomen transporta može se proučavati pod povećalom tri različite razine, u različitim razmjerima: makroskopskom, mikroskopskom i molekularnom. Počevši od makroskopske razine, u kojoj se predlažu jednadžbe poznate kao ravnoteža, koje opisuju kako određena promjena utječe na količinu gibanja, energiju i masu u sustavu. Navedena promjena može biti uvođenje ili uklanjanje nekog od elemenata, zbog unosa materije, energije ili vanjskih struja. Te se ravnoteže usredotočuju na razlike od početnog stanja do točke u vremenu u kojoj se stanje dogodilo u procesu, ostavljajući po strani razumijevanje svih detalja sustava. Proučavanje transportnih fenomena na makroskopskoj razini pomaže nam razumjeti problem iz globalne perspektive, au određenim primjenama, poput inženjerstva, to je sve što je potrebno.

Sljedeća je mikroskopska razina, pod kojom se ispituju male regije unutar sustava, Jednadžbe koje opisuju promjenu također se primjenjuju i ovdje, ali samo unutar malog područja od studija. Cilj studije na mikroskopskoj razini je dobiti informacije, detaljnije nego na makroskopskoj razini, kao što su temperatura, tlak i profili koncentracije, koji se mogu ekstrapolirati na druge regije kako bi se dobila detaljnija rendgenska slika studija. Konačno, molekularna razina nastoji temeljno razumjeti transportne fenomene, tj To jest, razumijevanje mehanizama mase, momenta i energije u smislu sila i strukture molekularni. Ove vrste studija usvajaju znanstvene grane kao što su teorijska fizika, fizikalna kemija i vrlo povremeno inženjerstvo.

Primjeri primjene

Neke primjene proučavanja transportnih fenomena uključuju rješavanje industrijskih, bioloških, poljoprivreda i meteorologija, onda podsjetimo da su svi ti procesi vođeni zakonima očuvanja materije i energije. Inženjeri i znanstvenici posvećeni ovom području proučavanja koriste jednadžbe za modeliranje ovih pojava i predvidjeti njegovo ponašanje u različitim uvjetima, uz traženje načina za optimizaciju upravljanih procesa za njih. Točnije, industrijski procesi kao što su destilacija, sušenje žitarica i drva, procesi fermentacije za proizvodnju hrane i pića, obrada vode, rudarstvo, prerada nafte, svi su oni razvijeni i dalje se usavršavaju zahvaljujući primjeni fenomena prijevoz.