Дефиниција транспортних феномена

Даниела Натали Диаз Зепеда
МЦ биомедицинског инжењерства и физике

Термин транспортни феномен односи се углавном на три врсте процеса: пренос момента, транспорт енергије и транспорт масе. Ова три главна поља проучавања укључују, респективно, динамику флуида, пренос топлоте и пренос масе различитих хемијских врста.

Проучавање феномена транспорта је фундаментално за развој различитих научних области, укључујући физику, хемију, машинство и хемијско инжењерство, између многих других. Вреди напоменути да, у основи, све транспортне појаве заснивају своје понашање на законима очувања (материје и енергије).

пренос момента

Пренос момента се односи на материјале у покрету, посебно на течности. За проучавање ових процеса одговорна је динамика флуида, која се бави принципима по којима се процес одвија. кретање флуида под различитим условима као што су проток кроз цеви, турбуленција, отворени канали, међу други. Проучавање преноса импулса је корисно у апликацијама као што су аеродинамички дизајн и дизајн копнених возила, чак иу биолошким системима као што је проток крви у људском телу.

транспорт енергије

С друге стране, пренос топлоте је фундаментални процес који описује како енергија у облику топлоте прелази са једног места на друго. Ово се дешава под три главна механизма, а то су проводљивост, конвекција и зрачење. Кондукција је пренос топлоте у једном чврстом телу у контакту са другим, конвекција је пренос топлоте кроз кретања течности и зрачења је пренос топлоте помоћу електромагнетних таласа, као што су микроталаси и инфрацрвени.

Разумевање како се јавља феномен преноса топлоте је од суштинског значаја у апликацијама као што је дизајн измењивачи топлоте, уређаји за грејање или хлађење просторија, кухињски апарати, између осталог. многи други.

Масовни трансфер

Пренос масе се односи на механизам којим материја прелази са једне локације на другу унутар одређеног система, било променом фазе или укљученим хемијским процесима. Овде долази до дифузије једињења или других хемијских врста, као што су молекули или јони, опис реакција које се јављају у одређеним процесима, као што су физиолошки, између осталог. Трансфер масе игра важну улогу у операцијама јединица, које се примењују у индустријским процесима, као што су апсорпција, екстракција, сушење и дестилација.

Транспортни феномени се могу проучавати под лупом на три различита нивоа, који се односе на различите скале: макроскопску, микроскопску и молекуларну. Почевши од макроскопског нивоа, у коме су предложене једначине познате као равнотежа, које описују како на импулс, енергију и масу у систему утиче одређена промена. Наведена промена може бити увођење или уклањање неких елемената, услед уноса материје, енергије или спољашњих струја. Ове равнотеже се фокусирају на разлике од почетног стања до тачке у времену у којој се стање појавило у процесу, остављајући по страни разумевање свих детаља система. Проучавање транспортних феномена на макроскопском нивоу помаже нам да разумемо проблем из глобалне перспективе, а у одређеним применама, као што је инжењеринг, то је све што је потребно.

Следећи је микроскопски ниво, под којим се испитују мали региони унутар система, Једначине које описују промену такође важе овде, али само унутар малог региона од студија. Циљ студије на микроскопском нивоу је да добије информације, детаљније него на макроскопском нивоу, као што су температура, притисак и профиле концентрације, који се могу екстраполирати на друге регионе да би се добио детаљнији рендгенски снимак студија. Коначно, молекуларни ниво настоји да фундаментално разуме транспортне феномене, тј Односно, разумевање механизама масе, импулса и енергије у смислу сила и структуре молекуларни. Ове врсте студија усвајају научне гране као што су теоријска физика, физичка хемија и врло повремено инжењерство.

Примери примене

Неке примене проучавања транспортних феномена укључују решавање индустријских, биолошких, пољопривреде и метеорологије, онда се присетимо да су сви ови процеси вођени законима очувања материје и енергије. Инжењери и научници посвећени овој области проучавања користе једначине за моделирање ових појава и предвиђају његово понашање у различитим условима, поред тражења начина за оптимизацију процеса којима се управља за њих. Тачније, индустријски процеси као што су дестилација, сушење житарица и дрвета, процеси ферментације за производњу хране и пића, третмана воде, рударства, прераде нафте, сви су развијени и усавршавају се захваљујући примени феномена транспорт.