FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO trasferimento di quantità di moto, di calore e di materia (momentum, heat, mass transfer) processi comuni in campo industriale, biologico/medico, ambientale/geologico esempi moto di fluidi in tubazioni o intorno ad oggetti (moti interni, moti esterni) scambio di massa attraverso pareti cellulari e membrane fenomeni meteorologici su scala regionale e planetaria moti convettivi terrestri
34
Embed
FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO trasferimento di ...studenti.di3.units.it/Fenomeni di Trasporto/Fenomeni di Trasporto... · FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO trasferimento
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO
trasferimento di quantità di moto, di calore e di materia (momentum, heat, mass transfer)
processi comuni in campo industriale, biologico/medico, ambientale/geologico
esempi moto di fluidi in tubazioni o intorno ad oggetti
(moti interni, moti esterni) scambio di massa attraverso pareti cellulari e membrane fenomeni meteorologici su scala regionale e planetaria
moti convettivi terrestri
FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO
FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO
RBC RBC membrane Plasma film around RBC Plasma Plasma film adiacent to capillary wall Endotelium Tissue
trasferimento di quantità di moto, di calore e di materia (momentum, heat, mass transfer)
processi comuni in campo industriale, biologico/medico, ambientale/geologico
meccanismi simili su scala molecolare (analogie fisiche intrinseche)
forze motrici: differenze di concentrazione Dci gradienti di concentrazione ci
effetti risultanti: flussi del componente i
processi risultanti da differenti valori di grandezze (velocità, temperatura, concentrazioni)
all’interno di una regione, tra due regioni o fasi contigue
esempi moto di fluidi in tubazioni o intorno ad oggetti
(moti interni, moti esterni) scambio di massa attraverso pareti cellulari e membrane fenomeni meteorologici su scala regionale e planetaria
esempio: diffusione di massa all’interno di una regione gassosa (emissioni di inquinanti) permeazione di principi attivi in applicazioni transdermali assorbimento di gas in fasi liquide o di idrogeno in metalli
<>
FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO
scelta dell’espressione delle forze motrici: Dci o ci : scelta dell’approccio analitico
Dci approccio ‘ingegneristico’ convenzionale (rate process approach)
coefficienti di trasferimento e correlazioni empiriche per il calcolo del trasferimento globale
leggi costitutive: equazioni differenziali simili (analogie formali sul piano matematico)
ci approccio ‘fondamentale’ molecolare (transport approach)
proprietà di trasporto e leggi costitutive
possibilità di calcolo delle condizioni locali (profili di velocità, temperatura, concentrazione)
possibilità di analisi di processi simultanei di trasporto
possibilità di impiego nell’analisi di nuove tecnologie
FENOMENI DI TRASPORTO: NATURA E RUOLO
diffusione di H2 in un metallo:
profili di concentrazione di H2 nel metallo a tempi differenti
Dc costante nel tempo
flusso variabile nel tempo
k variabile nel tempo
flusso = k Dc
H2
co
cb
Dc = co-cb
metallo
c variabile nel tempo
flusso variabile nel tempo D costante nel tempo
flusso = -D c
H2 metallo transport approach
rate process approach
scelta dell’espressione delle forze motrici: Dci o ci : scelta dell’approccio analitico
MECCANISMI DEI PROCESSI DI TRASPORTO
trasporto convettivo - trasporto molecolare
dipendente indipendente
dal moto di insieme del fluido
trasporto convettivo : trasporto simultaneo di massa, quantità di moto, energia
trasporto efficace, legato alla velocità del fluido, importante lontano dai contorni del sistema
trasporto convettivo:
complessità dell’analisi legata alla complessità del moto
miscelazione di due fluidi dissoluzione di sali
raffreddamento di un corpo caldo
dipendente da:
natura del moto (forze motrici, applicate o inerenti), velocità (moti laminari, moti turbolenti) contorni semplici, regolari o irregolari proprietà (struttura) del fluido
differente efficacia dei processi di trasporto in assenza o in presenza di un moto impresso
(interno o esterno)
MECCANISMI DEI PROCESSI DI TRASPORTO
esempio di trasporto molecolare in assenza di meccanismi convettivi : trasporto di energia (calore) in solidi
fattore di proporzionalità: proprietà inerente del materiale di trasportare energia (calore)
su scala molecolare:
energia tempo
DT, S, 1
l
S
l
T1 (> T2) T2
q
conducibilità termica k
k = 380 W / m . K (rame) 0.04- 0.13 W / m . K (legno)
conducibilità termica k legata a meccanismi molecolari (moti traslazionale, vibrazionale, rotazionale)
alla struttura microscopica (cristallina/amorfa) in solidi
trasporto convettivo e trasporto molecolare possono coesistere in fluidi