Spis treści

Spis treści
1 Prawa zachowania w ośrodkach ciągłych
1.1 Pojęcie układu . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Objętość kontrolna . . . . . . . . . . . . .
1.3 Prawa zachowania – równanie różniczkowe
1.4 Ośrodek ciągły . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Źródła, reakcje i „model pudełkowy” . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2 Zawiesiny cząsteczkowe o niskich koncentracjach i ich przepływy
2.1 Siły oporu działające na sferę . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Wzór Stokesa – niskie wartości Re . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Cząstka w polu elektrycznym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Sedymentacja objętościowa – przypadek zerowego i pełnego mieszania
2.5 Sedymentacja – procesy ciągłe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6 Siły bezwładności w przepływach cząstek . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3 Oddziaływanie wzajemne niewielkich cząstek naładowanych
3.1 Rola powierzchni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Ładunki powierzchniowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Hydrozole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 Aerozole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Rozmiary i kształty cząstek; polidyspersyjność . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Warstwa podwójna i jej rola w stabilności roztworu koloidalnego . . . . .
3.4.1 Model Debeye’a-Hueckela warstwy podwójnej . . . . . . . . . . .
3.4.2 Przekrywające się warstwy podwójne; odpychanie międzycząsteczkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3 Siły Van der Waalsa; teoria DLVO . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 Zderzenia cząstek; szybka koagulacja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.1 Funkcja częstości zderzeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Koagulacja powolna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
4 Adsorpcja
4.1 Akumulacja substancji rozpuszczonej na powierzchniach podziału
4.2 Adsorpcja na granicy ciało stałe/ciecz i ciało stałe/gaz . . . . . .
4.3 Izotermy adsorpcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Liniowa partycja pomiędzy dwoma fazami w stanie równowagi . .
.
.
.
.
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4.5
4.4.1 Prawo Daltona i prawo Raoulta . . .
4.4.2 Prawo Henry’ego . . . . . . . . . . .
4.4.3 Układ wieloskładnikowy; bilans mas i
Partycja w układach niestacjonarnych . . . .
. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
współczynniki partycji
. . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
5 Podstawy mechaniki płynów
5.1 Równania Navier-Stokesa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Hydrostatyka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Ciśnienie wewnętrzne; powierzchnia swobodna . . . . . . . . . . . . . . .
5.4 Przepływy ustalone: jednokierunkowe i rotacyjne . . . . . . . . . . . . . .
5.5 Tensor naprężeń ścinania; lepkość płynów newtonowskich . . . . . . . . .
5.6 Nieustalone przepływy jednokierunkowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7 Przepływ dla małych wartości liczby Reynoldsa . . . . . . . . . . . . . .
5.7.1 Opływ ustalony sfery dla małych wartości liczby Reynoldsa; siła
oporu Stokesa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7.2 Przepływ w ośrodkach porowatych; prawo Darcy’ego . . . . . . .
5.8 Płyny idealne, przepływ potencjalny, potencjał zespolony prędkości przepływu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.8.1 Płyny nielepkie i równanie Eulera . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.9 Równanie Bernoulliego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.10 Warstwa graniczna; przekaz pędu w przepływach płynów lepkich . . . . .
5.11 Przepływy turbulentne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.11.1 Metoda uśredniania Reynoldsa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.11.2 Naprężenia Reynoldsa; problem zamkniętności równań . . . . . .
5.11.3 Lepkość wirów i model „długości mieszania” . . . . . . . . . . . .
5.11.4 Model κ – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.11.5 Izotropowość turbulencji; model Kołmogorowa . . . . . . . . . . .
5.11.6 Przepływ w walcu; diagramy Moody’ego . . . . . . . . . . . . . .
5.11.7 Turbulentna warstwa graniczna i uogólnione równania prędkości .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6 Dyfuzyjny transport masy
6.1 Termodynamika dyfuzji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Pierwsze prawo Ficka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Współczynnik dyfuzji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4 Stacjonarne procesy dyfuzyjne z zerowym transferem masy . . . . . . . . .
6.5 Procesy stacjonarne; bilans masy w małych elementach objętości . . . . . .
6.5.1 Dyfuzja z niejednorodną reakcją chemiczną na powierzchniach cząstek
6.5.2 Koagulacja w ruchach Browna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5.3 Dyfuzja z jednorodną reakcją chemiczną . . . . . . . . . . . . . . .
6.6 Drugie prawo Ficka; dyfuzja niestacjonarna . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6.1 Dyfuzja z nieskończonego płaskiego źródła; c0 (t) = δ(t) . . . . . . .
6.6.2 Dyfuzja z nieskończonego płaskiego źródła; c0 (t) = cA,0 . . . . . . .
6.6.3 Dyfuzja radialna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
7 Dyfuzja połączona z konwekcją; dyspersja; transport masy
7.1 Równanie konwekcyjno-dyfuzyjne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Transport masy w ustalonym przepływie laminarnym w rurze . . . . . .
7.3 Dyspersja Taylora-Arisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4 Dyspersja turbulentna; współrzędne Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . .
7.5 Dyspersja turbulentna; współrzędne Eulera . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6 Przepływ laminarny płynu z kreacją (absorpcją) masy na powierzchni granicznej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.1 Płaska płyta i szybka reakcja niejednorodna lub przypadek stałej
koncentracji powierzchniowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6.2 Przepływ laminarny w rurze i szybka reakcja niejednorodna lub
przypadek stałej koncentracji powierzchniowej . . . . . . . . . . .
7.6.3 Przepływ laminarny obok sfery i szybka reakcja niejednorodna lub
przypadek stałej koncentracji powierzchniowej . . . . . . . . . . .
7.7 Współczynniki transferu masy, modele i korelacje dla przepływów laminarnych i turbulentnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.8 Transport międzyfazowy; model oporności . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.8.1 Transfer masy do cząstki – stan nieustalony . . . . . . . . . . . .
7.8.2 Międzyfazowy transport masy: stan ustalony, jednorodna reakcja w
jednej z faz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.8.3 Międzyfazowy transport masy: stan nieustalony, niejednorodna reakcja w jednej z faz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.8.4 Modele dwu-warstwowe, postacie graniczne i absorpcja gazów . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
8 Filtracja i transport masy w ośrodkach porowatych
8.1 Porowatość, prędkość, ośrodek porowaty . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2 Współczynniki dyspersji: mechanicznej, molekularnej i hydrodynamicznej .
8.2.1 Współczynnik dyfuzji w ośrodkach porowatych . . . . . . . . . . . .
8.2.2 Tensor dyspersji hydrodynamicznej – c.d. . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 Równanie dyspersji w jednorodnym, izotropowym ośrodku porowatym . . .
8.4 Jednowymiarowe równanie dyspersji w jednorodnym ośrodku nieskończonym
8.5 Filtracja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.1 Klasyczny mechanizm wychwytu pojedynczego kolektora . . . . . .
8.5.2 Efekty sąsiednich kolektorów na lokalne pole przepływu . . . . . . .
8.5.3 Opóźnienie hydrodynamiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.4 Wydajności wychwytu dla ziarnistych i włóknistych filtrów . . . . .
8.5.5 Prawdopodobieństwo przywarcia . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.6 Spadek ciśnienia przy przejściu przez filtr . . . . . . . . . . . . . . .
9 Kinetyka reakcji
9.1 Reakcje pierwszego rzędu . . . . . . . .
9.2 reakcje drugiego rzędu . . . . . . . . .
9.3 Reakcje pseudo-pierwszego rzędu . . .
9.4 Reakcje zerowego rzędu . . . . . . . . .
9.5 Reakcje elementarne i nie-elementarne
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
9.6
9.7
9.8
9.9
Reakcje szeregowe i równoległe . . . . . . .
Reakcje odwracalne . . . . . . . . . . . . .
Czas charakterystyczny reakcji . . . . . . .
Prawo Arrheniusa i wpływ temperatury na
. . . . .
. . . . .
. . . . .
szybkość
. . . . .
. . . . .
. . . . .
reakcji .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
10 Modelowanie procesów transportu
10.1 Prosty reaktor zamknięty i rozkłady czasu przejścia . . . . . . . . . . . .
10.2 Pomiar rozkładu czasu przejścia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3 Rozkłady czasu przejścia wyznaczane w oparciu o dane dyskretne . . . .
10.4 Idealne mieszanie i przepływ tłokowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5 Momenty rozkładu czasu przejścia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.6 Inne modele czasu przejścia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.6.1 Model połączenia szeregowego zbiorników . . . . . . . . . . . . .
10.6.2 Rozszerzenie modelu szeregowego – model funkcji gamma . . . . .
10.6.3 Model hybrydowy (Fractional Tubularity) . . . . . . . . . . . . .
10.6.4 Przepływy „krzyżowe” (cross-flow ) i stagnacja . . . . . . . . . . .
10.6.5 Modele recyklingu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7 Model z dyspersją osiową . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7.1 Uwagi o dopasowywaniu modeli do eksperymentalnych krzywych
czasu przejścia znacznika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.8 Mieszanie i reakcje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.8.1 Prawdopodobieństwa reakcji i stałe konwersji dla reakcji pierwszego
rzędu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.8.2 Konwersja dla rekcji drugiego rzędu . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.8.3 Pełne rozdzielenie i mikro-mieszanie . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.