Energie- und Stofftransport in ruhenden Medien

Zusammenfassung

Zentrale Inhalte des Kapitels sind die Erklärung der mathematischen Modellierung molekularer Transportvorgänge und ihre Anwendung unter verschiedenen Prozessbedingungen. Hierbei wird allein die Diffusion dargestellt, da der molekulare Energietransport analog zu behandeln ist. Zunächst wird der einfachste Anwendungsfall beschrieben, die rein stationäre, äquimolare Diffusion durch eine ebene Wand. Mit der einseitigen Diffusion wird dann ein für zahlreiche technische Anwendungen relevanter Transportprozess betrachtet. Die Auswirkungen chemischer Reaktionen auf den diffusiven Transport werden zunächst für eine parallele homogene Reaktion erläutert, indem die entstehende Vergrößerung des Stofftransports quantifiziert und der Beschleunigungsfaktor eingeführt wird. Die Beschreibung der Auswirkungen heterogener Reaktionen auf Diffusionsvorgänge speziell auch auf die mathematischen Randbedingungen folgt. Den Abschluss bilden instationäre Diffusionsvorgänge in einer ebenen Platte sowie einer Kugel. Die Berechnung der Konzentrationsfelder führt einerseits auf die Fourierzahl als die charakteristische dimensionslose Kennzahl instationärer Prozesse. Andererseits kann aus einem berechneten Konzentrationsfeld der Stoffübergangskoeffizient bestimmt werden.