Los espacios vacíos dentro de los medios porosos se caracterizan por el uso de porosidad, que representa la fracción del volumen total de los medios porosos disponibles como volumen de poro vacío y tortuosidad, que representa el aumento de la longitud característica de transporte debido a las trayectorias de flujo tortuosas en los medios porosos.
En el caso de un modelo monofásico, el espacio poroso contiene (o se supone que contiene) solo gas (s). Sin embargo, en ciertas circunstancias, como en las celdas de combustible PEM. También puede contener gotas de agua líquida debido a la condensación del vapor de agua. Esto hace que el problema sea polifásico.
Físicamente, porosidad también significa la cantidad de espacio disponible para que pasen los gases. Cuando las ecuaciones continuas se promedian sobre un volumen elemental representativo (REV), la porosidad se utiliza como una herramienta matemática para determinar propiedades efectivas de transporte de gas como la difusividad, la peremeabilidad, etc. Ahora debido a la presencia de agua líquida en los poros, cantidad de espacio disponible para El transporte de gas se reduce efectivamente.
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La presencia de agua líquida dentro de los medios porosos se explica mediante el uso de una variable adicional, a saber, saturación de agua líquida, s, que representa la fracción del volumen de poros disponible para el agua líquida. Matemáticamente,
donde, V_l es el volumen ocupado por el agua líquida y V_pore es el volumen total de poros (espacio vacío) dentro de los medios porosos.
La ecuación de conservación de masa debe tener en cuenta la porosidad corregida, es decir, el espacio abierto real disponible, dado como porosidad * (1 – saturación). Y por lo tanto, ves el término de saturación en la ecuación.
Para obtener información más detallada, consulte estos:
1. Litster S y Djilali. Fenómenos de transporte en pilas de combustible, capítulo 5. WIT Press, Ashurst, Reino Unido, primera edición, 2006.
2. Medios porosos, Segunda edición: Transporte de fluidos y estructura de poros: FAL Dullien: 9780122236518: Amazon.com: Libros