Μεταφορά Μάζας

Στόχος του μαθήματος είναι η εκπαίδευση των φοιτητών σε θέματα μεταφοράς μάζας όπου κατά κύριο λόγο η μεταφορά μιας χημικής ουσίας μεταφέρεται από περιοχές υψηλής συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης με δρώσα δύναμη τη διαφορά συγκέντρωσης. Οι φοιτητές μαθαίνουν να καταστρώνουν τα ισοζύγια μάζας, προσδιορίζουν την διαφορική εξίσωση που διέπει το πρόβλημα, επιλέγουν τις σωστές συνοριακές συνθήκες και μαθαίνουν να υπολογίζουν την κατανομή της συγκεντρώσεως κατά μήκος της κίνησης του «υπό εξέταση» συστατικού και τους ρυθμούς μεταφοράς μάζας. Στο τέλος του μαθήματος οι φοιτητές αποκτούν γνώσεις για την μεταφορά μάζας σε πορώδη υλικά και επιλύουν αντίστοιχα προβλήματα.

Στόχοι Μαθήματος

Στόχος του μαθήματος είναι η εκπαίδευση των φοιτητών σε θέματα μεταφοράς μάζας όπου κατά κύριο λόγο η μεταφορά μιας χημικής ουσίας μεταφέρεται από περιοχές υψηλής συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης με δρώσα δύναμη τη διαφορά συγκέντρωσης. Οι φοιτητές μαθαίνουν να καταστρώνουν τα ισοζύγια μάζας, προσδιορίζουν την διαφορική εξίσωση που διέπει το πρόβλημα, επιλέγουν τις σωστές συνοριακές συνθήκες και μαθαίνουν να υπολογίζουν την κατανομή της συγκεντρώσεως κατά μήκος της κίνησης του «υπό εξέταση» συστατικού και τους ρυθμούς μεταφοράς μάζας. Στο τέλος του μαθήματος οι φοιτητές αποκτούν γνώσεις για την μεταφορά μάζας σε πορώδη υλικά και επιλύουν αντίστοιχα προβλήματα.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Για την παρακολούθηση του μαθήματος ενθαρρύνεται ο/η φοιτητής/τρια να φρεσκάρει τις βασικές γνώσεις φαινομένων μεταφοράς (Ροή Ρευστών και Μεταφορά Θερμότητας). Επίσης θα χρησιμοποιηθούν γνώσεις από το μάθημα «Ισοζύγια Μάζας και Ενέργειας».

Περιεχόμενα

Αναλυτικά το μάθημα περιλαμβάνει τις ακόλουθες ενότητες: ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Ορισμός συγκεντρώσεων, ταχυτήτων και ειδικών ρυθμών παροχής. Νόμος του Fick. Φαινομενολογική θεωρία μοριακής διάχυσης. Συντελεστής διάχυσης: αέρια, υγρά και στερεά μέσα. Διαφορικές εξισώσεις μεταφοράς μάζας (ισοζύγια). Συνήθεις συνοριακές και οριακές συνθήκες. ΜΟΡΙΑΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗ: Κατανομές συγκέντρωσης σε στερεά και εν ηρεμία ρευστά. Μόνιμη και μεταβατική μοριακή διάχυση. Ακριβείς αναλυτικές λύσεις πρότυπων προβλημάτων, μόνιμης και μεταβατικής μοριακής διάχυσης. ΔΙΑΧΥΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ: Διάχυση με ομογενή χημική αντίδραση. Διάχυση με ετερογενή αντίδραση. Σχετική επίδραση των ρυθμών μεταφοράς μάζας και αντίδρασης. ΔΙΑΧΥΣΗ ΣΕ ΠΟΡΩΔΗ ΥΛΙΚΑ: Μοριακή διάχυση σε πορώδη υλικά. Διάχυση κατά Knudsen. Επιφανειακή διάχυση. ΔΙΑΧΥΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΣΕ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΟΥΣ ΚΟΚΚΟΥΣ: ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΤΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΜΑΖΑΣ: Θεωρία διαχύσεως σε αέρια υπό χαμηλή πίεση, διάχυση κατά Knudsen, διάχυση σε διμερή μίγματα, διάχυση σε συμπαγή στερεά, διάχυση σε πορώδη σώματα και διάχυση σε πολυσυστατικά μίγματα. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΜΑΖΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΗ: Διαστατική ανάλυση και ομοιότητα. Συναγωγή με χαμηλούς και υψηλούς αριθμούς Reynolds και Peclet. Συντελεστής μεταφοράς μάζας. Αναλογίες μεταφοράς μάζας, θερμότητας και γραμμικής ορμής. Αναλογίες του Colburn και του von Karman. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΜΑΖΑΣ ΣΤΗΝ ΡΥΠΑΝΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ? ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ STREETER-PHELPS.