史蒂芬流

史蒂芬流

·在液體或固體燃料燃燒過程中,氣體與燃料的接觸存在相界面(異相反應),燃料加熱氣化或燃燒過程中的氣體為多組分氣體,這些氣體在燃料界面附近產生濃度梯度,形成各組分相互擴散的物質流,只要在相界面上存在物理或化學變化(如蒸發或燃燒過程),而且這種變化在不斷產生或消耗物質流,這種物理或化學變化過程與氣體組分的擴散過程的綜合作用下,在相界面法線方向產生一股與擴散物質流有關的總質量流,是一股巨觀物質流動。這一現象是Stefan在研究水面蒸發時首先發現的,故稱Stefan流。

在燃燒問題中,高溫氣流與其相鄰的液體或固體物質之間存在著一個相分界面。了解相分界面處物質傳遞的情況,對於正確地寫出邊界條件,正多宙阿確地研究各種邊界條件下的燃燒問題是十分重要的。在燃燒物體旬屑市中,在相分界面處存在著法向流動,這與單組分流體力學問題是不相同的。通常單組分粘性流體在流過惰性表面時,如果氣壓不是很低,則在表面處將形成一層附面層(邊界層)。但是多組分流體在一定條件(相分界面發生物理或化學過程等)下,在界面處將形成一定的濃度梯度,因而可能形成各組分法向的擴散物質流。如果相分界面上有物理或化學過程存在,那么這種物理或化學過程也會產生或消耗一定的質量流。於是在物理或化達譽學過程作用下,表面處又會產生一個與擴散物質流有關的法向總物質流。這個總物質流是由表面本身因素造成的。這一現象是史蒂芬在研究水面蒸發時發現的,因此稱為史蒂芬流。要強調的是,格辣跨促史蒂芬流是由擴散以及物理化學過程兩個作用共同產生的。
·假設: –A-A為一水面,水面上方為大氣空間,水面A-A處為水與空氣的相分界面,在相界面上只有水蒸氣和空氣兩種氣體組頌仔獄分,以f1和f2分別表示水蒸氣和空氣的質量相對濃度。
在分界面處,除有擴散流之外,一定還有一乃灶蜜熱個與空氣擴散流方向相反的空氣—水蒸氣混合氣的整體質量流,使得空氣在相分界面上的總物質流為零。
界面處水汽和空氣分子的擴試想芝散流是:
即有一個流向分界面的空氣擴散流
在分界面處,除有擴散流之外,一定還有一個與空氣擴散流方向相反的空氣—水蒸氣混合氣的整體質量流,使得空氣在相分界面上的總物質流為零。
由此可以得到,在水面蒸發問題中,史蒂芬流(即水的蒸發流)並不等於水汽的擴散物質流,而是等於擴散物質流加上混合氣體運動時所攜帶的水汽物質流兩部分所構成。

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