Opredelitev transportnih pojavov

Daniela Nataly Díaz Zepeda
MC doktorica biomedicinskega inženirstva in fizike

Izraz transportni pojavi se nanaša predvsem na tri vrste procesov: prenos gibalne količine, transport energije in transport mase. Ta tri glavna študijska področja vključujejo dinamiko tekočin, prenos toplote in prenos mase različnih kemičnih vrst.

Preučevanje transportnih pojavov je temeljnega pomena za razvoj različnih znanstvenih področij, vključno s fiziko, kemijo, strojništvom in kemijskim inženiringom, med mnogimi drugimi. Treba je omeniti, da v bistvu vsi transportni pojavi temeljijo na zakonih ohranjanja (materije in energije).

transport momenta

Prenos zagona se nanaša na materiale v gibanju, zlasti na tekočine. Za preučevanje teh procesov je odgovorna dinamika tekočin, ki se ukvarja z načeli, po katerih poteka proces. gibanje tekočin pod različnimi pogoji, kot so pretok skozi cevi, turbulenca, odprti kanali, med drugi. Študija prenosa gibalne količine je uporabna v aplikacijah, kot je aerodinamično oblikovanje in načrtovanje kopenskih vozil, celo v bioloških sistemih, kot je pretok krvi v človeškem telesu.

transport energije

Po drugi strani pa je prenos toplote temeljni proces, ki opisuje, kako energija v obliki toplote prehaja z enega mesta na drugega. To se zgodi v treh glavnih mehanizmih, ki so prevodnost, konvekcija in sevanje. Kondukcija je prenos toplote v eni trdnini v stiku z drugo, konvekcija pa prenos toplote skozi gibanja tekočin in sevanja je prenos toplote s pomočjo elektromagnetnih valov, kot so mikrovalovi in infrardeči.

Razumevanje, kako pride do pojava prenosa toplote, je bistveno pri aplikacijah, kot je načrtovanje izmenjevalniki toplote, naprave za ogrevanje ali hlajenje prostorov, kuhinjski aparati, med drugim. mnogi drugi.

Prenos mase

Prenos mase se nanaša na mehanizem, s katerim snov prehaja z ene lokacije na drugo znotraj določenega sistema, bodisi s fazno spremembo bodisi z vključenimi kemičnimi procesi. Tu pride do difuzije spojin ali drugih kemičnih vrst, kot so molekule ali ioni, opis reakcij, ki se med drugim pojavljajo v določenih procesih, kot so fiziološki. Prenos mase ima pomembno vlogo pri delovanju enote, ki se uporablja v industrijskih procesih, kot so absorpcija, ekstrakcija, sušenje in destilacija.

Transportne pojave lahko proučujemo pod povečevalnim steklom treh različnih ravni, ki se nanašajo na različne lestvice: makroskopsko, mikroskopsko in molekularno. Začenši na makroskopski ravni, v kateri so predlagane enačbe, znane kot ravnotežje, ki opisujejo, kako določena sprememba vpliva na gibalno količino, energijo in maso v sistemu. Omenjena sprememba je lahko vnos ali odstranitev nekaterih elementov zaradi vnosa snovi, energije ali zunanjih tokov. Ta ravnotežja se osredotočajo na razlike od začetnega stanja do točke v času, kjer se je stanje pojavilo v procesu, pri čemer puščajo ob strani razumevanje vseh podrobnosti sistema. Preučevanje prometnih pojavov na makroskopski ravni nam pomaga razumeti problem z globalne perspektive, v nekaterih aplikacijah, kot je inženiring, pa je vse, kar je potrebno.

Naslednji je mikroskopski nivo, pod katerim se pregledajo majhne regije znotraj sistema, Enačbe, ki opisujejo spremembo, veljajo tudi tukaj, vendar le v majhnem območju študija. Cilj študije na mikroskopski ravni je pridobiti informacije, ki so bolj podrobne kot na makroskopski ravni, kot so temperatura, tlak in koncentracijske profile, ki jih je mogoče ekstrapolirati na druge regije, da dobimo podrobnejši rentgenski posnetek študija. Končno si molekularna raven prizadeva temeljno razumeti transportne pojave, tj To je razumevanje mehanizmov mase, zagona in energije v smislu sil in strukture molekularni. Tovrstne študije sprejemajo znanstvene veje, kot so teoretična fizika, fizikalna kemija in zelo občasno inženirstvo.

Primeri uporabe

Nekatere aplikacije preučevanja transportnih pojavov vključujejo ločevanje industrijskih, bioloških, kmetijstva in meteorologije, potem se spomnimo, da vse te procese urejajo zakoni ohranjanja snovi in energija. Inženirji in znanstveniki, posvečeni temu področju študija, uporabljajo enačbe za modeliranje teh pojavov in predvideti njegovo obnašanje v različnih pogojih, poleg iskanja načinov za optimizacijo upravljanih procesov za njih. Natančneje industrijski procesi, kot so destilacija, sušenje žit in lesa, fermentacijski procesi za proizvodnjo hrane in pijače, čiščenje vode, rudarstvo, rafiniranje nafte, vsi so bili razviti in se še izpopolnjujejo zahvaljujoč uporabi pojavov transport.