Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Samenvatting

[BSc TN] Summary Transport Phenomena - 2nd Midterm

Beoordeling
-
Verkocht
2
Pagina's
18
Geüpload op
20-05-2023
Geschreven in
2021/2022

--- Satisfied? Please don't forget to leave a rating! --- This summary covers chapters 4 and 5 of "Transport Phenomena - The Art of Balancing" by H. v.d. Akker and R.F. Mudde (besides the less crucial §4.4 and §5.5) and the lectures given of the accompanying course "TN2786 - Fysische Transportverschijnselen" given at the TU Delft, which covers all material needed for the second midterm.

Meer zien Lees minder

Voorbeeld van de inhoud

4 Mass transport
4.1 Analogy between mass transport and heat transport
There exist analogies between mass and heat transport.
For the convective transport of both heat ϕq [J s−1 ] and mass ϕm [kg s−1 ]:
ϕq = ϕv · ρcp T, (4.1)
ϕm = ϕv · c. (4.2)
For the convective fluxes of both heat ϕ′′q [J m−2 s−1 ] and mass ϕ′′m [kg m−2 s−1 ]:
ϕ′′q = v · ρcp T, (L14)
ϕ′′m = v · c. (L14)
For the diffusion coefficients of both heat and mass: a [m2 s−1 ], D [m2 s−1 ].
For the diffusive fluxes of both heat ϕ′′q [J m−2 s−1 ] and mass ϕ′′m [kg m−2 s−1 ]:
dT d(ρcp T )
ϕ′′q = −λ = −a (Fourier’s law), (4.3)
dx dx
dc
ϕ′′m = −D (Fick’s law). (4.4)
dx
Fick’s law only applies to binary (so only two substances) systems, and gives a poor
description for polar molecules. The analogy with heat transport therefore does not
hold under every condition.

4.2 Mutual diffusion based on the analogy with heat trans-
port
Mass flow and a driving force can be linked similarly to Newton’s law of cooling.
For a substance A,
ϕm,A = kA∆cA , (4.30)
where k [m s−1 ] is the mass transfer coefficient.
This equation is entirely analogous with heat transport, where 1/k can now be
interpreted as the resistance to mass transport.
Between two flat plates a distance D apart:
D
k= ;
D
for annular space between two cylinders of radii D1 and D2 :
2D
k= ;
D2 ln(D2 /D1 )
and for a sphere in an infinite medium of radius D:
2D
k= .
D

23

,In non-dimensional form, the ratio of the convective mass transport and the diffusive
mass transport is known as the Sherwood number (Sh):

kD
Sh = , (4.31)
D

which is analogous to the Nusselt number (Nu).

Similarly for the Prandtl number (Pr), we have the analoglous Schmidt number (Sc):

ν
Sc = . (L14)
D


For mass, we can also analogously to heat work with penetration theory. The
penetration depth is now defined as

δ(t) = πDt, (L14)

which again is only valid for a layer/slab of thickness D if δ(t) < 0.6D. With help
of the Fourier number:

Dt
Fo = < 0.1. (4.35)
D2

And, for double-heated layers/slabs or cylindrical/spherical bodies:

Fo < 0.03.

It is then also clear that
r
D D D
ϕ′′m = k∆c = ∆c = √ ∆c = ∆c, (L14)
D πDt πt

which implies that k is dependent on time:
r
D
k(t) = . (4.36)
πt
With the penetration depth δ(t) only having a significantly changed concentration,
it follows that the overall concentration difference is independent on time:

∆c = c1 − c0 ̸= f (t).




24

, Similarly, we speak of long-term diffusion into a layer of a stagnant medium or a
solid material if: Fo > 0.1 for diffusion processes from/towards a single boundary
plane; and if Fo > 0.03 for diffusion processes concerning double-sided diffusion
from/towards a slab or a cylindrical/spherical body.

We again work with a mean concentration ⟨c⟩, which yields

D
ϕ′′m = k(c1 − ⟨c⟩) = Sh (c1 − ⟨c⟩),
D
where k is now independent on time and therefore is constant:

D
k = Sh ̸= f (t). (L14)
D

So for long periods of time, we again find

For a flat slab: Sh = 4.93;
For a long cylinder: Sh = 5.8;
For a sphere: Sh = 6.6.

The concentration difference after long times, so Fo > 0, 03, is then also dependent
on time:

∆c = T1 − ⟨T ⟩ = f (t).



Again, the driving force for diffusion can also be described by the concentration at
the centre of a body cc by

ϕ′′m = k(c1 − cc ).



The exact solutions for the total diffusion process for a number of finite-size objects
are shown in TPDC ”Fourier Instationary Heat and Mass Transfer” (p. 90-92) for
the ratios
c1 − cc c1 − ⟨c⟩
and .
c1 − c0 c1 − c0
Note that for smaller values of Fo (e.g. Fo < 0.03), these graphs lead to inaccurate
results and it is therefore better to use penetration theory.




25

Documentinformatie

Heel boek samengevat?
Onbekend
Geüpload op
20 mei 2023
Aantal pagina's
18
Geschreven in
2021/2022
Type
SAMENVATTING
€3,99
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
rhjatol Technische Universiteit Delft
Bekijk profiel
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
68
Lid sinds
5 jaar
Aantal volgers
48
Documenten
10
Laatst verkocht
3 maanden geleden

4,4

7 beoordelingen

5
4
4
2
3
1
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen