Древовидный · [ Стандартный ] · Линейный Очерки теории зимнего жития пчел, С выносом тепло-воздушных масс вниз, под

[Bikanin]

Дубль

Сообщение отредактировал Bikanin - Воскресенье, 11 Января 2015, 16:40

[ponchik]

Пересчитал.
У меня выходит: 0,13248г. в час паров воды на 1 кв. метр, по исходным данным и формуле фика предложеных Скворцовым.

Вы ошиблись ровно в 1000 раз. А ошибочное решение породило ошибочные выводы.
В пересчёте на сечение дадана 0,2025 м2 у Вас получится цифра 0,0268272 г/час. Тогда как по моим проверочным расчётам получается цифра 26,8272. Приведу расчёт, а Вы ищите свою ошибку.

'Скворцов' date='20.2.2012, 22:33' post=93398] Концентрация водяных паров в ульевом воздухе - 18г/м куб.
Концентрация водяных паров в наружном воздухе - 2г/м куб.
Процесс свободной стационарной диффузии в ульевом воздухе описывается уравнением Фика:
-J = D C/X
где J - плотность потока массы компонента газа - кГ/м кв. с .
D - коэффициент диффузии - м кв./ с .
С - градиент концентрации диффундируемого компонента - кГ/м куб.
Х - толщина диффузионного слоя - м . ( принята 0,01м)
табличные коэффициенты диффузии газов в воздухе:
водяной пар - 0,23 х 10-4 м2/c
Массу диффундируемого газа определяем по формуле: m = J F - г/с

m = J F = D C/X F
где F = S t,
S = 0,45 * 0,45 = 0,2025 м2 — площадь сетки под корпусом дадана,
t — время в с, (1 час = 3600 с)
тогда
m = J F = D C/X F = D C/X S t. Подставляем исходные данные.
m = 0,000023 м2/c * (18-2)/0,01 г/м4 * 0,2025 м2 * 3600 с = 26,8272 (м2/c * г/м4 * м2 *с) = 26,8272 г за час.
В секунду будет m = 0,007452 г.
У Скворцова результат = 0,0074 г/с. Совпадает с нашим (с учётом округления путём отбрасывания).
Если же Х принять не 0,01 м а 0,17 м, то результат будет в 17 раз меньше m = 0,00043835 г/с или 1,578 г за час.
Кстати, именно здесь коренится ошибочное представление Трутнева о мизерности дмффузии.

Замечания.
Уравнение Фика применимо для источника диффузии не ограниченного стенками, т.е. диффузия идёт во все стороны. В данном же случае диффузия происходит только в одну сторону — к сетке под корпусом улья. То есть происходит канализация диффузионного потока. Поэтому при Х = 0,01 м мы определяем приближённо поток на расстоянии 1 см от низа корпуса, а при Х = 0,17 м высчитываем диффузионный поток на расстоянии 17 см от низа корпуса (если нет ветра) .
Во-вторых, закон Фика справедлив для изотермических процессов. Допущение изотермичности имеет очевидный смысл: температура среды должна быть везде постоянной. Если же существует градиент температур, то добавляется поток термодиффузии:

полный диффузионный поток вещества равен:
ji = – nD12 grad ci – n (DT/T) grad Т,
где
D12 — коэффициент диффузии,
DT — коэффициент термодиффузии,
n — число частиц смеси в единице объёма,
ci = ni/n —концентрация частиц i-й компоненты (i = 1,2).

К сожалению, для расчётов (я не знаю) не нашёл значений коэффициента термодиффузии.

Так что, наши приближённые расчёты лишь подтверждают практику!

Сообщение отредактировал ponchik - Воскресенье, 11 Января 2015, 19:27

[дмитрий в.к.]

m = 0,000023 м2/c * (18-2)/0,01 г/м4 * 0,2025 м2 * 3600 с

Почему вы взяли концентрацию водяных паров в воздухе в граммах? Надо перевести их в килокраммы. Поэтому у нас и возникло расхождение в 1000раз. Я переводил в кг.

в 17 раз меньше m = 0,00043835 г/с или 1,578 г за час.
Кстати, именно здесь коренится ошибочное представление Трутнева о мизерности дмффузии.

Значит это миф, когда считают, что большое подрамочное улучшает зимовку.

То есть происходит канализация диффузионного потока.

Значит в канале величина потока зависит только от разности относительных значений влажности воздуха, и формула фика здесь не очень подходит.

Сообщение отредактировал дмитрий в.к. - Воскресенье, 11 Января 2015, 20:28

[ponchik]

Почему вы взяли концентрацию водяных паров в воздухе в граммах?

Потому, что в условиях задачи концентрация задана в г/м3.

Поэтому у нас и возникло расхождение в 1000раз. Я переводил в кг.

Значит неправильно пересчитали. Можно брать в унциях или в фунтах, результат не изменится.
m = J F = D C/X F = D C/X S t. Подставляем концентрацию в кг/м3.
m = 0,000023 м2/c * (0,018-0,002)/0,01 кг/м3 /м * 0,2025 м2 * 3600 с = 0,0268272 (м2/c * кг/м4 * м2 *с) = 0,0268272 кг = 26,8272 г за час.
Результат не изменился.

Значит это миф, когда считают, что большое подрамочное улучшает зимовку.

Нет, не миф. Вы тоже ничего не поняли.
Большое подрамочное пространство улучшает зимовку в ульях с глухим дном. К канализации диффузии в улье это никак не относится.
А в ульях без дна большое подрамочное защищает корпус с рамками от ветра, и на величину канальной диффузии не влияет.
Ошибка Трутнева в том, что, действительно, если источник диффузии не ограничен стенками, то вдали от него поток диффузии будет мал — квадратичная зависимость от расстояния. А вот при диффузии по каналу концентрация диффундируюшего вещества не уменьшается на любом расстоянии — это константа!

Значит в канале величина потока зависит только от разности относительных значений влажности воздуха, и формула фика здесь не очень подходит.

В расчётах берётся не относительная, а абсолютная влажность.
Да, формула Фика здесь не очень подходит, т.к. вдоль канала градиент концентрации паров (абсолютной влажности) невелик. Но вот на выходе из канала в атмосферу этой формулой можно пользоваться для прикидочных расчётов (определить порядок величин).

[Скворцов АЛ]

при диффузии по каналу концентрация диффундируюшего вещества не уменьшается на любом расстоянии — это константа!

смысл процесса диффузии в том, что происходит перемещение вещества из зоны с повышенной
концентрации в зону с меньшей концентрацией.
если разницы не будет по длине канала, то и диффузии не происходит.

[Скворцов АЛ]

О влиянии разницы температуры в слоях на диффузию;
температура отражает скорость движения молекул, при большей температуре газа
соответственно и больший путь совершает молекула, значит дифузионный поток
будет изменяться под действием разницы в температурах слоёв.
Если температура слоя с повышенной концентрацией вещества выше,
то это ускоряет процесс диффузии, и наоборот.
Поправочный коэффициент грубо можно определить, разделив разность
температур между слоями на среднюю температуру.
В условиях улья это составит не более 10%.

[дмитрий в.к.]

Результат не изменился.

Спасибо за то, что указали на мою ошибку!
Да, действительно, диффузия рулит.
При открытом дне диффузия будет эффективной только что касается СО2 и О2. Пары воды, как я уже говорил, хоть и незначительно легче, но всё же легче и оказываются вместе с нагретым воздухом вверху. Поэтому диффузию надо организовывать большей частью - вверху, применяя для этого паропроницаемые материалы.

[Bikanin]

Пары воды, как я уже говорил, хоть и незначительно легче, но всё же легче и оказываются вместе с нагретым воздухом вверху.

Что толку говорить?! Подставьте стекло под рамки и убедитесь сами.

[дмитрий в.к.]

Подставьте стекло под рамки и убедитесь сами.

Поместите стекло над рамками и убедитесь сами

[Bikanin]

Поместите стекло над рамками и убедитесь сами

В чём? У меня над рамками плёнка или "панорама".

[Скворцов АЛ]

О влиянии гравитации на процесс диффузии;

Молекулы газов имеют хаотическое движение, но его можно условно
подразделить на движение в горизонтальном направлении и в вертикальном,
амплитуды пути молекул по горизонтали во всех направлениях примерно одинаковы.
При движении молекулы в вертикальном векторе вверх - вниз возникает
большая разница вследствие действия на неё гравитации или силы тяжести
на величину ускорения свободного падения, причём при движении вверх
происходит торможение и сокращается её путь подъёма,
а при движении вниз - ускорение и увеличение пути;
разница между взлётом и падением различается на 2g.

Вот здесь и кроется ответ на вопрос: Почему диффузионный поток вниз больше,чем вверх.?

[дмитрий в.к.]

О влиянии гравитации на процесс диффузии;

Хорошая мыслишка!
Есть о чём подумать...

Сообщение отредактировал дмитрий в.к. - Понедельник, 12 Января 2015, 17:36

[ponchik]

Цитата(ponchik @ Понедельник, 12 Января 2015, 0:17)
при диффузии по каналу концентрация диффундируюшего вещества не уменьшается на любом расстоянии — это константа!

смысл процесса диффузии в том, что происходит перемещение вещества из зоны с повышенной концентрации в зону с меньшей концентрацией.

Спасибо за замечание!
Я неправильно (ошибочно) выразился. Следует читать не концентрация а поток.

если источник диффузии не ограничен стенками, то вдали от него поток диффузии будет мал — квадратичная зависимость от расстояния. А вот при диффузии по каналу поток диффундируюшего вещества не уменьшается на любом расстоянии — это константа!

[Artem1981]

Вот здесь и кроется ответ на вопрос: Почему диффузионный поток вниз больше,чем вверх.?

Уточнение: "диффузионный поток вниз больше,чем вверх" для более тяжёлой фракции, для более лёгкой наоборот. Правильно ли я понимаю?

[Bikanin]

"диффузионный поток вниз больше,чем вверх" для более тяжёлой фракции, для более лёгкой наоборот. Правильно ли я понимаю?

Гравитационная сепарация газа, называется.