Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Чистое перемещение массы из одного места, фазы и т.д. в другое.
Net movement of mass from one location, phase, etc. to another
Передача массы – это чистое перемещение массы из одного места (обычно подразумевается поток, фаза, фракция или компонент) в другое. Передача массы происходит во многих процессах, таких как абсорбция, испарение, сушка, осаждение, мембранная фильтрация и дистилляция. Передача массы используется различными научными дисциплинами для описания различных процессов и механизмов. В инженерии этот термин обычно применяется к физическим процессам, включающим диффузионный и конвективный транспорт химических веществ в физических системах. Примеры процессов передачи массы включают испарение воды из пруда в атмосферу, очистку крови в почках и печени, а также дистилляцию спирта. В промышленных процессах операции по передаче массы включают разделение химических компонентов в дистилляционных колоннах, абсорбцию с использованием скрубберов или стрипперов, адсорбцию с использованием слоев активированного угля и жидкостно-жидкостную экстракцию. Передача массы часто связана с дополнительными процессами переноса, например, в промышленных градирнях. В этих градирнях теплопередача сочетается с передачей массы, позволяя горячей воде контактировать с воздухом. Вода охлаждается за счет удаления части ее содержимого в виде водяного пара.
Mass transfer is the net movement of mass from one location (usually meaning stream, phase, fraction, or component) to another. Mass transfer occurs in many processes, such as absorption, evaporation, drying, precipitation, membrane filtration, and distillation. Mass transfer is used by different scientific disciplines for different processes and mechanisms. The phrase is commonly used in engineering for physical processes that involve diffusive and convective transport of chemical species within physical systems. Some common examples of mass transfer processes are the evaporation of water from a pond to the atmosphere, the purification of blood in the kidneys and liver, and the distillation of alcohol. In industrial processes, mass transfer operations include separation of chemical components in distillation columns, absorbers such as scrubbers or stripping, adsorbers such as activated carbon beds, and liquid liquid extraction. Mass transfer is often coupled to additional transport processes, for instance in industrial cooling towers. These towers couple heat transfer to mass transfer by allowing hot water to flow in contact with air. The water is cooled by expelling some of its content in the form of water vapour.
Астрофизика
В астрофизике перенос массы — это процесс, при котором вещество, гравитационно связанное с телом, как правило, звездой, заполняет свою долю Роше и переходит в гравитационное притяжение второго тела, обычно компактного объекта (белого карлика, нейтронной звезды или чёрной дыры), где в конечном итоге аккрецируется на него. Это часто встречающееся явление в двойных системах и может играть важную роль в некоторых типах сверхновых и пульсаров.
In astrophysics, mass transfer is the process by which matter gravitationally bound to a body, usually a star, fills its Roche lobe and becomes gravitationally bound to a second body, usually a compact object (white dwarf, neutron star or black hole), and is eventually accreted onto it. It is a common phenomenon in binary systems, and may play an important role in some types of supernovae and pulsars.
Химическая инженерия
Передача массы находит широкое применение в задачах химической инженерии. Она используется в реакционной инженерии, инженерии разделения, инженерии теплопередачи и многих других поддисциплинах химической инженерии, таких как электрохимическая инженерия. Движущей силой для передачи массы обычно является разность химических потенциалов, когда это возможно определить, хотя другие термодинамические градиенты также могут влиять на поток массы и приводить его в движение. Химический компонент перемещается из областей с высоким химическим потенциалом в области с низким химическим потенциалом. Таким образом, максимальная теоретическая степень заданной передачи массы обычно определяется точкой, в которой химический потенциал становится однородным. Для однофазных систем это обычно означает равномерную концентрацию по всей фазе, в то время как для многофазных систем химические компоненты часто предпочитают одну фазу другим и достигают однородного химического потенциала только тогда, когда большая часть компонента поглощена в предпочтительную фазу, как, например, при жидкостно-жидкостной экстракции. Хотя термодинамическое равновесие определяет теоретическую степень операции по передаче массы, фактическая скорость передачи массы будет зависеть от дополнительных факторов, включая режимы течения в системе и коэффициенты диффузии компонентов в каждой фазе. Эту скорость можно количественно оценить путем расчета и применения коэффициентов массопереноса для всего процесса. Эти коэффициенты массопереноса обычно публикуются в виде безразмерных чисел, часто включая числа Пекле, числа Рейнольдса, числа Шервуда и числа Шмидта, среди прочих.
Mass transfer finds extensive application in chemical engineering problems. It is used in reaction engineering, separations engineering, heat transfer engineering, and many other sub disciplines of chemical engineering like electrochemical engineering. The driving force for mass transfer is usually a difference in chemical potential, when it can be defined, though other thermodynamic gradients may couple to the flow of mass and drive it as well. A chemical species moves from areas of high chemical potential to areas of low chemical potential. Thus, the maximum theoretical extent of a given mass transfer is typically determined by the point at which the chemical potential is uniform. For single phase systems, this usually translates to uniform concentration throughout the phase, while for multiphase systems chemical species will often prefer one phase over the others and reach a uniform chemical potential only when most of the chemical species has been absorbed into the preferred phase, as in liquid liquid extraction. While thermodynamic equilibrium determines the theoretical extent of a given mass transfer operation, the actual rate of mass transfer will depend on additional factors including the flow patterns within the system and the diffusivities of the species in each phase. This rate can be quantified through the calculation and application of mass transfer coefficients for an overall process. These mass transfer coefficients are typically published in terms of dimensionless numbers, often including Péclet numbers, Reynolds numbers, Sherwood numbers, and Schmidt numbers, among others.
Аналогии между тепло-массовой и импульсной передачей
Существуют заметные сходства в обычно используемых приближенных дифференциальных уравнениях для импульса, тепла и переноса массы. Молекулярные уравнения переноса, описываемые законом Ньютона для импульса жидкости при низком числе Рейнольдса (стоксовское течение), законом Фурье для тепла и законом Фика для массы, весьма похожи, поскольку все они представляют собой линейные приближения переноса сохраняющихся величин в поле течения. При более высоких числах Рейнольдса аналогия между переносом массы и тепла и переносом импульса становится менее полезной из-за нелинейности уравнений Навье-Стокса (или, в более фундаментальном смысле, общего уравнения сохранения импульса), однако аналогия между переносом тепла и массы остаётся достаточно точной. Значительные усилия были направлены на разработку аналогий между этими тремя процессами переноса, чтобы обеспечить возможность предсказания одного из них на основе любого другого.
There are notable similarities in the commonly used approximate differential equations for momentum, heat, and mass transfer. The molecular transfer equations of Newton's law for fluid momentum at low Reynolds number (Stokes flow), Fourier's law for heat, and Fick's law for mass are very similar, since they are all linear approximations to transport of conserved quantities in a flow field. At higher Reynolds number, the analogy between mass and heat transfer and momentum transfer becomes less useful due to the nonlinearity of the Navier Stokes equation (or more fundamentally, the general momentum conservation equation), but the analogy between heat and mass transfer remains good. A great deal of effort has been devoted to developing analogies among these three transport processes so as to allow prediction of one from any of the others.