Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Бич Г. -> "Биотехнология. принципы и применение " -> 187

Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.

Бич Г., Бест Д., Брайерли К., Кумбс Дж. Биотехнология. принципы и применение — М: Мир, 1988. — 480 c.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка): biotehnologiyaprincipiiprimeneniya1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 181 182 183 184 185 186 < 187 > 188 189 190 191 192 193 .. 210 >> Следующая

размерностей, хотя логически они совершенно различны. Первый из них - это
общий принцип природы, тогда как второй - всего лишь один из методов его
реализации.
Биотехнолог имеет дело со сложными системами, включающими твердые тела и
жидкости, в которых происходит перенос энергии и вещества и протекают
различные реакции; для таких систем принцип подобия связан в основном с
понятием формы.. Когда понятие формы применяется к сложным
биотехнологическим системам, оно включает помимо геометрических пропорций
и такие факторы, как структура потока жидкости, температурные градиенты,
зависимость концентрации от времени и т. д. Системы, обладающие
одинаковой конфигурацией по одному или более из этих параметров, можно
рассматривать, как подобные.
Подобие можно определить двумя способами: устанавливая: отношение
результатов различных измерений для одного и того же объекта, т. е.
внутренние пропорции, или отношения между результатами соответствующих
измерений разных объектов,, т. е. масштаб. Геометрическое подобие лучше
всего определяется через масштабные соотношения, а подобие по таким
переменным, как скорость, сила или температура, - через внутренние
соотношения для каждой системы. Эти внутренние соотношения представляют
собой безразмерные величины, характеризующие подобие в различных
условиях.
Для систем, в которых протекают биотехнологические процессы, существуют
четыре типа подобия: 1) геометрическое,.
2) механическое, 3) тепловое и 4) химическое, причем каждый из этих типов
подобия связан со всеми остальными. Для полного химического подобия
необходимо наличие геометрического, механического и теплового подобия, но
часто приходится ограничиваться приближенным химическим подобием,
например,, когда имеет место лишь приближенное механическое подобие-.
28-1341
434
Глава 10
На самом деле такой элемент приближения имеется всегда, поскольку в
реальных системах обязательно существуют возмущения и идеальное подобие
становится недостижимым. Так, рассматривая потоки жидкости в
геометрически подобных системах, мы не можем считать их идентичными,
поскольку нет гарантии, что все неровности поверхностей геометрически
подобны.
Из рассмотрения четырех типов подобия, перечисленных выше, следует, что
геометрическое подобие между двумя объектами имеет место тогда, когда
каждой точке одного из них соответствует определенная точка другого.
Однако каждой точке первого объекта может соответствовать более одной
точки второго; кроме того, масштаб может быть одинаковым не по всем осям.
О подобии объектов с такими различиями в масштабе говорят как об
искаженном.
Механическое подобие включает подобие статическое, кинематическое и
динамическое; каждое из них можно рассматривать как распространение
понятия геометрического подобия на стационарные или движущиеся системы,
на которые действуют силы. Статическое подобие относится прежде всего к
деформации структур и представляет для биотехнологов лишь небольшой
интерес. Напротив, кинематическое и динамическое подобие очень важны и
касаются систем, для которых характерно движение. В случае
геометрического подобия используется декартова система координат, при
кинематическом подобии вводится дополнительная переменная - время. О
геометрически подобных движущихся системах говорят как о кинематически
подобных в тех случаях, когда соответственные частицы описывают за
соответственные интервалы времени подобные траектории. Когда две
геометрически подобные жидкие системы подобны кинематически, свойства
потоков геометрически подобны, а процессы переноса массы и тепла в этих
двух системах связаны друг с другом простыми соотношениями.
Кинематическое подобие в жидкостях влечет за собой геометрическое подобие
как турбулентных систем, так и пограничных (пристеночных) слоев жидкости.
Динамически подобны силы (гравитационные, центробежные и т. п.), под
действием которых осуществляется ускоренное или замедленное движение тел
в динамических системах. В жидких и дисперсионных системах кинематическое
подобие предусматривает и динамическое подобие, поскольку характер
движения в таких системах определяется приложенными силами. Динамически
подобные системы - это геометрически подобные движущиеся системы, в
которых соотношения между всеми соответственными силами одинаковы.
Динамическое подобие в потоке жидкости очень важно для предсказания
изменения давления или потребления энер-
Химическая технология и биотехнология
435"
гии; в случае переноса массы и теплопередачи оно имеет только косвенное
значение как способ установления кинематического подобия.
Понятие теплового подобия применяется в случае технологических систем, в
которых происходит теплопередача; в этом; случае к единицам длины, силы и
времени добавляется температура. Тепло может передаваться от одной точки
системы к другой с помощью разных механизмов; излучения,
теплопроводности, конвекции или переноса вещества под действием градиента
Предыдущая << 1 .. 181 182 183 184 185 186 < 187 > 188 189 190 191 192 193 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed