菲克扩散(第一)定律
Fick’s (First) Law of Binary Diffussion
物质扩散通量Diffusion flux表达通式
jjA=−ρDAB∇wAjjA=−ρDAB∇wA
在单位时间内物质 A 通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量,kg⋅m−2⋅s−1kg⋅m−2⋅s−1,与该截面处的浓度梯度成正比。
其中
DABDAB 是物质 A 在物质 B 中的传质系数,m2⋅s−1m2⋅s−1,
ρρ 物质的密度, kg⋅m−3kg·m−3,
∇wA∇wA 是物质 A 的浓度梯度,kg⋅m−2kg·m−2.
浓度梯度 wAxwAx表达式为
wAx=−dwAdxwAx=−dwAdx
1.直角坐标系(x,y,zx,y,z)
| 直角坐标系Cartesian coordinates ( x,y,z x,y,z ): | NO. |
|---|---|
| jAx=−ρDAB∂wA∂xjAx=−ρDAB∂wA∂x | 1-1 |
| jAy=−ρDAB∂wA∂yjAy=−ρDAB∂wA∂y | 1-2 |
| jAz=−ρDAB∂wA∂zjAz=−ρDAB∂wA∂z | 1-3 |
2.圆柱坐标系(r,θ,zr,θ,z)
| 圆柱坐标系Cylindrical coordinates coordinates (r, θ, z r, θ, z ): | NO. |
|---|---|
| jAr=−ρDAB∂wA∂rjAr=−ρDAB∂wA∂r | 2-1 |
| jAθ=−ρDAB1r∂wA∂θjAθ=−ρDAB1r∂wA∂θ | 2-2 |
| jAz=−ρDAB∂wA∂zjAz=−ρDAB∂wA∂z | 2-3 |
3.球坐标系(r,θ,ϕr,θ,ϕ)
| 球坐标系Spherical coordinates(r, θ, ϕ r, θ, ϕ ): | NO. |
|---|---|
| jAr=−ρDAB∂wA∂rjAr=−ρDAB∂wA∂r | 3-1 |
| jAθ=−ρDAB1r∂wA∂θjAθ=−ρDAB1r∂wA∂θ | 3-2 |
| jAϕ=−ρDAB1rsinθ∂wA∂θjAϕ=−ρDAB1rsinθ∂wA∂θ | 3-3 |
参考文献
- R. Byron Bird, Warren E. stewart, Edwin N. Lightfoot.* Transport phenomena:Revised second edition* John Wiely &Sons, Inc.
理解菲克扩散(第一)定律:数学公式与坐标系应用
菲克扩散(第一)定律阐述了物质扩散通量的数学表达,涉及直角、圆柱和球坐标系中的浓度梯度计算。该定律在传质系数DAB和物质密度ρ的基础上,定义了浓度梯度∇wA,并提供了不同坐标系下的表达方式。
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