Нестационарный тепломассоперенос в микроструктурированных средах

Description

В монографии изложены результаты экспериментальных и численных исследований нестационарных процессов тепломассопереноса в микроструктурированных средах, а также даны методики проведения натурных экспериментов и компьютерного моделирования таких задач. Дан обзор современного состояния задач тепломассопереноса в микроструктурированных средах и область их применения. Рассмотрены следующие задачи: процессы тепло- и массопереноса в мелкозернистых средах, включая движение потоков «жидкость — газ» и «жидкость — пар» с зарождением паровой фазы в процессе движения жидкости; моделирование и экспериментальное исследование гелей как микроструктурированных сред, влияние составов смесевых гелей на их массопроводные свойства, а также показана связь между оптическими свойствами гелевых материалов и их диффузионными свойствами. Представляет интерес для аспирантов, преподавателей, научных сотрудников и специалистов в области биотехнологии, а также обучающихся по специальностям химико-технологической и биотехнологической направленностей. Обложка Нестационарный тепломассоперенос в микроструктурированных средах Аннотация Введение Глава 1. Гидродинамика и массоперенос многофазных потоков в зернистом слое 1.1. Зернистые среды 1.2. Двухфазные потоки в зернистых средах 1.2.1. Движение газовых снарядов в вертикальных и наклонных трубках 1.2.2. Оборудование для экспериментальных исследований 1.2.3. Времяпролетный метод 1.2.4. Влияние угла наклона трубки на скорость всплытия 1.2.5. Безразмерные критерии 1.2.6. Движение газовых снарядов с учетом процесса массообмена 1.3. Численное моделирование 1.3.1. Метод сглаженных частиц 1.3.2. Описание численной модели 1.3.3. Учет взаимодействия с твердой фазой 1.3.4. Расчетная область трубки 1.3.5. Результаты моделирования 1.3.6. Моделирование процесса массообмена 1.4. Анализ результатов Глава 2. Тепломассоперенос в зернистых средах 2.1. Описание задачи 2.2. Экспериментальное исследование 2.3. Описание модели критического истечения 2.4. Сопоставление с экспериментом и аналитическими расчетами 2.4.1. Сопоставление с экспериментальными данными 2.4.2. Сопоставление с аналитическими расчетами 2.5. Распределение паровой фазы в рабочем участке 2.6. Исследование тепломассопереноса в микроячейке 2.7. Анализ результатов Глава 3. Исследование конвективных течений в неподвижном пристенном зернистом слое 3.1. Экспериментальный метод исследования конвекции 3.1.1. Оптический измерительный комплекс 3.1.2. Экспериментальный рабочий участок 3.1.3. Градиентный датчик теплового потока 3.1.4. Методика измерения полей температур 3.2. Конвекция в объеме жидкости без частиц 3.3. Конвекция в жидкости со сферическими частицами 3.4. Измерение полей температур в засыпке зернистого слоя 3.5. Микроконвективные течения в неподвижном пристенном зернистом слое 3.5.1. Физическая постановка задачи 3.5.2. Конвективные течения в пристенном зернистом слое жидкости с цилиндрическими частицами 3.5.3. Влияние недогрева жидкости на возникновение микроконвекции 3.5.4. Влияние материала частиц на образование паровой фазы 3.5.5. Измерение тепловых потоков в процессе нестационарного прогрева пристенного зернистого слоя жидкости 3.6. Математическое моделирование свободной конвекции 3.6.1. Физическое моделирование нестационарного теплообмена в ячейке пристенного зернистого слоя 3.6.2. Математическая постановка задачи 3.6.3. Методика численного решения задачи 3.6.4. Анализ влияния теплофизических свойств зернистого слоя на теплообмен в пристенной области 3.6.5. Результаты моделирования свободной конвекции в ячейке пристенного зернистого слоя жидкости Глава 4. Новые математические методы теории тепло- и массопереноса в структурированных средах 4.1. Теоретические методы тепло- и массопереноса 4.1.1. Общая характеристика теоретических методов 4.1.2. Методы обобщенного разделения переменных для решения нелинейных уравнений тепло- и массопереноса 4.1.3. Точные решения нелинейных уравнений тепло- и массопереноса для неоднородных и анизотропных сред 4.2. Примеры использования методов обобщенного и функционального разделения переменных для решения нелинейных уравнений тепло- и массопереноса 4.2.1. Реакционно-диффузионные уравнения и подходы к их решению 4.2.2. Стационарный тепло- и массоперенос в неоднородных анизотропных средах с произвольной кинетической функцией химической реакции 4.2.3. Нестационарный массоперенос с модельной кинетикой функцией химической реакции 4.2.4. Нестационарный одномерный массоперенос в произвольно неоднородной среде с химической реакцией общего вида 4.2.5. Модельная задача о тепловом взрыве в неоднородных средах 4.2.6. О точных решениях систем уравнений тепло- и массопереноса 4.3. Нестационарный тепло- и массоперенос при наличии релаксационных явлений 4.3.1. Нестационарные задачи тепло- и массопереноса, учитывающие конечность скорости распространения возмущений 4.3.2. Модели теплопроводности и диффузии с конечным временем релаксации 4.3.3. Точные решения дифференциально-разностных уравнений теплопроводности 4.3.4. Некоторые начально-краевые задачи для дифференциально-разностных уравнений теплопроводности 4.3.5. Решение трехмерных задач для дифференциально-разностного уравнения теплопроводности 4.3.6. Нелинейные дифференциально-разностные уравнения теплопроводности и диффузии Глава 5. Тепломассоперенос в мягкой материи 5.1 Нестационарные процессы массопереноса в смесевых гелях 5.1.1. Актуальность проблемы 5.2. Экспериментальные исследования 5.2.1. Материалы, методы, подходы 5.3. Анализ экспериментальных результатов 5.3.1. Оптические свойства смесевых гелей 5.3.2. Фазовые переходы в смесевых гелях на основе агарозы и желатина 5.3.3. Диффузионный перенос в смесевых гелях 5.3.3.1. Сравнение распространения фронта фуксина и питательной среды в гидрогеле 5.3.4. Анализ жизнеспособности клеток в гидрогелях различных составов и условиях Список использованной литературы Оглавление Титул back