överföringsprocesser

Överföringsprocesser är fysiska processer där energi, materia eller momentum överförs mellan system eller inom ett medium till följd av gradienter i temperatur, koncentration eller flödeshastighet. De är centrala inom många tekniska fält som kemisk teknik, processdesign och miljö- samt bioingenjörskonst.

Värmeöverföring sker genom konduktion, konvektion och strålning. Konduktion är värmeöverföring genom direkta kontaktytor och molekylära interaktioner. Konvektion innebär att värme transporteras av ett rörligt fluida medium; den kan vara naturlig eller påtvingad. Strålning överför energi genom elektromagnetiska vågor och kräver inget medium.

Massaöverföring sker via diffusion och advektion. Diffusion drivs av koncentrationsgradienter och beskrivs ofta med Fick’s lag; advektion innebär transport av ämnen med ett rörligt medium, till exempel i vatten eller luft. I porösa medier kan både diffusion och advektion förekomma samtidigt.

Momentumöverföring beskriver överföring av rörelsemängd genom vätskas viskositet, i första hand enligt Newtons viskositetslag. Detta sker i laminar såväl som turbulenta flöden och styrs av flödeshastighet och viskositet. Dimensionella beteenden sammanfattas vanligen med Reynolds- och andra relaterade tal som Peclet, Nusselt och Sherwood.

I praktiken används transportekvationer för att beskriva hur dessa överföringar utvecklas i olika geometrier och fasblandningar. Kunskap om överföringsprocesser är avgörande för design av värmeväxlare, separationsenheter, reaktorer och miljöåtgärder.