مقاله توزیع غلظت درجریان آشفته

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله توزیع غلظت درجریان آشفته دارای ۱۷ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله توزیع غلظت درجریان آشفته  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله توزیع غلظت درجریان آشفته،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله توزیع غلظت درجریان آشفته :

توزیع غلظت درجریان آشفته

۱-۲۱ نوسانات غلظت و غلظت هموارشده زمانی
۲-۲۱ هموار سازی زمانی معادله تداوم A
۳-۲۱ حالات نیمه تجربی سیلان جرم آشفته
۴-۲۱ تقویت انتقال جرم بوسیله یک واکنش مرتبه اول در جریان آشفته
۵-۲۱ ترکیب آشفته و جریان آشفته با واکنش مرتبه دوم

در فصلهای پیشین ما معادلاتی را برای پخش در یک مایع یا جامد استنباط کرده ایم و نشان داده ایم که چگونه حالات توزیع غلظت مشوط بر عدم وجود آشفتگی مایع بدست خواهند آمد بعد از آن ما توجهخود را به انتقال جرم در جریان آشفته منعطف خواهیم نمود .

مبحث کنونی کاملاُ شبیه فصل ۱۳ است و بیشتر مطالب با قیاس قابل دستیابی هستند بخصوص موارد ۴-۱۳ ، ۵-۱۳ ، ۶ –۱۳ با جایگزینی مقادیر انتقال حجم به طور کاملتری آزمایش شده اند . چرا که گستره اعداد اثمیت که به طور آزمایشی قابل دسترسی هستند به طور گسترده ای از اعداد prandtl بیشتر است .
ما خودمان را به سبستمهای بایزی ایزوترمان محدود کرده و تراکم جرم و پراکندگی را ثابت فرضمی نمائیم بنابر این معادله تمایزی جرمی توصیف کنندهپخش در یک مایع سیال ( معادله ۱۶ – ۱۹۰۱ ) به همان شکلی است که برای هدایت گرما در یک مایع سیال ( معادله ۹ – ۱۱۰۲ ) به کار رفته است ، به جز مورد واکنش شیمیایی در حالت قبلی .

۱ – ۲۱ نوسانات غلظت و غلظت هموار شده زمانی.

مبحث ۱ – ۱۳ در باره نوسانات دما و هموار سازی زمانی برای غلظت مولار C A قابل قیاس می باشد . در یک جریان آشفته C A یک تابع سرعت نوسان کننده ای است که بعنوان مجموع مقدار هموار شده زمانی C A و نوسان غلظت آشفته C A بدست می آید .

C A= C A+ C A` که مشابه معادله ۱ – ۱۳۰۱ برای دما است . با کمک تعریف ما می بینیم که C A مساوی صفر است . اما مقادیری همچون C A VY, Vx C A , Vz C A صفر نیستند چرا که نوسانات محلی در غلظت و شدت مستقل از یکدیگر نیستند .

پروفایلهای غلظت همواره شده زمانی ( , Y ,Z ,Y X ) C A مواردی هستند که برای مثال بوسیله کسب نمونه هایی از جریان مایع در نقاط و زمان های گوناگون اندازه گیری می شوند و در جریان لوله با انتقال جرم در دیواره قابل انتظار است که غلظت هموار شده زمانی C A فقط بطور اندکی با وضعیت در مرکز آشفته تقاوت داشته باشد ، جائیکه انتقال بوسیله جریان های مخالف آشفته غالب هستند . در منطقه حرکت آهسته نزدیک سطح محدوده از طرف دیگر ، غلظت C A در فاصله اندکی از مقدار مرکز آشفته به مقدار دیواره ، تغییر می کند . گرادیان غلظت شیب ، سپس همراه می شود با پروسه کند پخش مولکولی در لایه دور باطل در مقابل انتقال سریع جریان مخالف در مرکز آشفته .

۲۱۰۲ هموار سازی زمانی معادله تداوم A
ما با معادله تداوم برای نوع A شروع می کنیم که فرض می نمائیم با یک واکنش شیمیا یی مرتبه
حذف می شود . سپس معادله ۱۶ – ۱۹۰۱ ، در تناسب مستطیلی ارائه میدهد (معادله ۱ – ۲۱۰۲ ) در اینجا K ضریب نرخ واکنش برای شیمیایی مرتبه است و میتقل از وضعیت فرض می سود . در معادلات بعدی ما در نظر خواهیم گرفت که N = 1 و N = 2 برای تأ کید بر تفاوت بین واکنش های مرتبه اول و با لاتر .

هنگامیکه C A بوسیله C A+ C A و VI بوسیله VI+ VI جایگزین می شود ، ما بعد از حد وسط زمانی خواهیم داشت ( معادله ۲ – ۲۱۰۲ )
مقایسه این معادله با معادله ۱ – ۲۱۰۲ بیان می کند که معادله هموار شده زمانی در حضور برخی عبارات اضافی که در اینجا با خط زیرین نقطه چین مشخص شده است تفاوت خواهد داشت .
این عبارت حاوی است که انتقال جرم آشفته را توصیف می کند و ما آنها را بعنوان
YAعنصر ith بردار جریان مولار آشفته تعیین می کنیم ، ما اکنون جریانهای آشفته سوم را دیده ایم و اجزاءآنها را به قرار ذیل خلاصه می نماییم . ( معادلات ۵ -/ ۴ – / ۳ – ۲۱۰۲ ) همه این معادلات در ارتباط با شدت میانگین جرم ، بعنوان جریانی تعریف می شوند.

لازم به ذکر است که بین رفتارهای واکنش های شیمیایی در مراتب مختلف یک اختلاف ضروری وجود دارد . واکنش مرتبه اول در دعادله هموار شده زمانی همانند معادله اولیه دارای شکل مشابهی است . از طرف دیگر واکنش مرتبه دوم یک عبارت اضافی C A -K2 رابه هموار سازی زمانی منتسب می سازد ، این امر تظاهر تعامل بین سینتکس شیمیایی و نوسانات آشفته است .
ما اکنون هر سه معادله هموار شده زمانی تغییر را برای جریان آشفته یک مخلوط مایع ایزوترمال ، بایزی با مقدار ثابت C A AB P 1 و به قرار ذیل خلاصه می نمائیم .
( معادله ۶ – ۲۱۰۲ تداوم ۷ – ۲۱۰۲ حرکت ۸- ۲۱۰۲ تداوم A )

در اینجا JA = – DAB و فهمیده می شود که اپراتور D/ Dt با شدت هموار شده زمانی V در آن نوشته می شود .
حالتهای نیمه تجربی برای جریان جرم آشفته
در بخش قبلی نشان دادیم که هموار سازی زمانی معادله تداوم A منجر به جریان جرم آشفته با اجزاء Ui = yAi می شود ، برای حل شد مشکلات انتقال جرم در جریان آشفته ، فرض یک رابطه بین yAi و گرادیان غلظت هموار شده زمانی ممکن است مفید باشد . تعدادی از مهمترین آنها را ارائه می دهیم .

پراکندگی جریان مخالف ( eddy )
با قیاس اولین قانون پخش Fick ما ممکن است بنویسیم ( معدله ۱ – ۲۱۰۳ ) بعنوان معادله تعریف کننده برای پراکندگی آشفته DAB که هم چنین پراکندگی جریان مخالف نامیده می شود همچون مورد چسبانکی جریان مخالف و هدایت پذیری گرمایی جریان مخالف ، پراکندگی آن . یک مشخصه فیزیکی مایع نیست بلکه به وضعیت جهت و ماهیت میدان جریان بستگی دارد .

پراکندگی جریان مخالف DAB چسبانکی و جنبشی جریان مخالف V = M P دارای همان ابعاد است ینی جزر طول تقسیم شده بوسیله زمان نسبت آنها ( معدله ۲ – ۲۱۰۳ ) یک مقدار بدون بعد است که بعنوان عدد اسمیت آشفته شناخته می شود . همچون مورد عدد آشفته Prandti ، عددآشفته اسمیت ، ترتیب وحدت است ( به مبحث ۱۳۰۳ مراجعه نمایید ) . از اینرو پراکندگی جریان مخالف ،ممکن است با جایگزین ساختن آن بوسیله چسبانکی جنبشی آشفته بر آورد می شود که در باره آن یک مقدار میانه شناخته می شود . این امر در ۲۱۰۴ انجام می شود که بعداُ بحث می شود .

حالت طول ترکیب prandtl و Taylor
برطبق تئوری طول ترکیب Prand+l ، مقدار حرکت ، انرژی و جرم همگی بوسیله مکانیسم مشابه منتقل میشوند ، بنابر این با قیاس معادله ۴ – ۵۰۴ و ۳ – ۱۳۰۳ ما خواهیم داشت .
( معادله ۳ – ۲۱۰۳ ) جائیکه L طول ترکیب P randtl است که در فصل ۵ ممعرفی شده است .
مقدار در اینجا دلالت بر D AB از معادله ۱ – ۲۱۰۳ دارد و همچنین دلالت دارد بر حالت های V و A که بوسیله معادلات ۴ – ۵۰۴ و ۳ – ۱۳۰۳ بیان شده اند . از اینرو ، تئوری طول ترکیب ، قیاس راینولدز را D AB V =a = یا P = S = 1 قانع می کند .

۴ . تقویت انتقال جرم بوسیله یک مرتبه اول در جریان آشفته
ما اکنون تاً ثیر عبارت واکنش شیمیایی را در معادله پخش آشفته برسی می کنیم . بخصوص ما تاُ ثیر واکنش را بر میزان انتقال جرم در دیواره رابرای جریان آشفته پیوسته را در یک لوله بررسی می کنیم ، جائیکه دیواره ( ازماده A ) بطور اندکی در مایع ( یک مایع B ) جاری از لوله ، قابل حل است . ماده a در مایع تجزیه می شود و سپس بوسیله یک واکنش مرتبه اول محو می شود . ما بخصوص در رفتار با اعداد بالای اسمیت و میزان واکمش سریع ، علاقمند خواهیم بود .

برای جریان لوله با تقارن محوری و با مستقل از زمان ، معادله ۲۱۰ ، می شود ، (معادله ۴ – ۲۱۰۳ )
در اینجا ما این فرض متعارف را انجام داده ایم که انتقال محوری بوسیاله هر دو بخش مولار آشفته قابل چشم پوشی است . ما می خواهیم میزان انتقال جرم در دیواره رابدست آوریم (معادله ۵ – ۳ – ۲۱ ) جائیکه غلظتهای A در دیواره حفر است و متعاقباً در معدله ۲ – ۲۱۰۴ ظاهر نمی شود مقدار یک ضریب انتقال جرم است که شبیه ضریب انتفال گرما H . ضریب H در فصل ۵ بحث شد و در فصل ۹ در ارتباط با قانون سرمایی نیوتن ذکر گردید . بعنوان اولین قدم ما صفر در نظر گرفته و فرض می کنیم که این واکنش به اندازه کافی تنظیم شده است که انواع پراکنده هرگز به محور لوله نرسند سپس باید در محور لوله صفر باشد. بعد تحلیل سیستم براساس این فرضیه مفروض محاسباتی را برای گستره وسیعتری از فرضهای واکنشی ارائه

می دهیم .
ما اکنون غلظت واکنش کننده بدون بعد را تعریف می کنیم سپس بر اساس فرض دیگری که برای Z غلظت مستقل خواهد بود معادله ۱ – ۲۱۰۴ می شود ( معادله ۶ –۳ – ۲۱ ) این معادله اکنون بوسیله ۲ ضرب شده و از یک وضعیت اجباری دیواره لوله مجتمع شده و معادله ( ۷ – ۳ ۲۱ ) را ارائه می دهد . در اینجا شرایط محدوده ای در r = 0 به کار رفته است بعلاوه تعریف ضریب انتقال جرم سپس یک اجتماع دومی r = 0 به r = R معادله ۸ – ۳ – ۲۱ را ارائه میدهیم در ما شرایط محدوده ای را به کار برده ایم C = 0 در r = 0 و c = 1 در r = R سپس ما متغیر

Y = R – r را معرفی کرده ایم چراکه منطقه مورد علاقه کاملاُ نزدیک دیواره است . سپس ما داریم معادله ۹ – ۳ – ۲۱ که درآن تابع مشابه نیست همانطور که تابع هست . برای تابع زیر انتگرال که مورد مهم در منطقه است جائیکه بنابر این ممکن است به طور ایمنی بوسیله r نزدیک شود بعلاوه ما می توانیم از این حقیقت استفاده کنیم که پراکندگی آشفته در همسایگی دیواره به نسبت توان سوم فاصله از دیواره می باشد . هنگامیکه انتگرالها به حسب
نوشته می شود . ما معادله بدون بعد ( ۷ – ۴ – ۲۱ ) بدست می آوریم . این معادله مبادی چندین دسته بندی بدون بعد است : عدد اشمیت یک پارا متر نرخ واکنش بدون بعد و یک ضریب انتقال جرم بدون بعد که بعنوان عدد شررد شناخته می شود ( D شعاع لوله می باشد ) .

در محدوده ای که راه حل معادله ۳ – ۴ –۲۱ در شرایط محدوده ای معلوم این است جانشین این راه حل در معادله ۷ – ۴ – ۲۱ بعد از انتگرال گیری مستقیم معادله ۸ – ۴ – ۲۱ را ارائه می دهد که در آن معادلات ۹ – ۴ – ۲۱ و ۱۰ – ۴ –۲۱ .وجود دارد . این امر با ارائه SH به عنوان تابعی از قابل حل است .
راه حل سابق الذکر معادله ۳ – ۴ – ۲۱ هنگامی که به اندازه کافی بزرگ هستند منطقی است و نسبت به نتیجه ارائه شده بوسیله دیت ، پور تر ، شرود پیشرفت داشته است اما در نبود واکنش شیمیایی معادله ۳ – ۴ – ۲۱ نمی تواند پایین دست C را توصیف کند که بوسیله انتقال انواع A