工程火用传递及其评价准则

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1、中国工程热物理学会第十届年会工程热力学与能源利用编号：0儿OL2工程烟传递及其评价准则木项新耀大庆石油学院(0335)8050046E-MAIL：XIANGXINYAO@SINA．COM摘要在阐述工程堋传递的概念及其特点的基础上，探讨了不同形式堋的转换过程的评价准则．穗态与非稳态炯传递过程的评价准则．蛤出了备评价准则的定义式或表达式，并对其工程意义作了必要的阐述．关键词炯堋传递评价准则自上世纪80年代中SOMA．J提出堋传递概念以来⋯，：魄传递问题的研究，作为堋分析研究延伸和深入的一个新方向，很快引起一些研究者的兴趣和关

2、注。迄今，对不同形式能量炯的传递和转换、炯传递方程组的建立及求解方面的研究均取得了一定进展。“”。炯传递现象是同时受热力学定律和传递学规律支配的复合现象．至于发生于生产、工艺系统中的工程炯传递，定然还会受时空条件的严格约束。基于此，对工程炯传递过程的描述，不仅要借助于正确反映这类现象行为特征的数学模型．而且还要建立起科学评价传递过程特性指标的基本准则。如上所述．炯传递数模的建立工作已有所进展，但对描述过程的评价准则未见论及。本文试从研究工程堋传递的目的及其特点入手，探讨建立几种典型的工程烟传递基本评价准则。为叙述方便．下

3、文中把不同形式炯之间的转换与传递统称为堋传递。1．两类焖传递炯传递是与人类需求和生产活动密切相关且又极为普遍的现象。物质世界即是能量世界。拥作为一种有特定含意的能量．来源于某种’势场’，其本质乃是势场中特定势差的量度。自然，势差也是炯传递的动力。由此可以说，凡是有势差存在的地方就有拥传递。或者说，能量的传递必定伴随着拥传递。为了对大量的普遍的炯传递现象加以研究，可以将其分为自然熘传递与工程炯传递两大类。区分的依据是势场或势差的来源和性质。l1自然姗传递由自然界存在的势场引起的媚传递称之为自然娴传递。显然，这类：哺传递来自

4、于自然力的作用，如重力、风力、天体间的引力等。自然堋传递现象与人类的生存环境有莫太关系。可阻说人类对能资源的利用．本质上就是通过自然堋的转换和传递来实现的。自然炯传递的研究涉及天文学、气象学、地质学、海洋学等众多门类学科，是一个持研究的且有相当难度的大课题。’12-I-程堋传递由人类的工程行为产生的势场引起的炳传递称之为工程炳传递。它与自然炯传递的·国家重点基础研究发展规划项目fG20000263)资助l基本区别是：工程炯传递是”人之所为”，而自然烟传递则是非人所为。典型的工程炯传递现象如：燃料燃烧一化学堋转换为热炯，燃

5、料电池一化学媚转换为电佣，温差传热～热炯传递，管内流动一动娴传递，等等。有必要指出，与上述炯传递过程相对应的是不同形式能量之间的转换和传递，但二者有质的区别：能量传递的基本规律是能量守恒．堋传递的基本规律是能质蜕变规律。可以说炯传递是关于能量传递的深层次描述。2．工程炯传递的特点及分类工程炯传递是炯传递领域中的一个特殊门类，它与自然婀传递有其鲜明的特点：(1)引发工程炯传递的+势场”，均是由某种工程手段构造而成的，因而具有恒定性、规律性和可控性的特点。一般来说，工程势源是恒定不变的，除非提供势源的工程手段发生变化；势场中

6、的参量分布是有规律的，因而可以采用恰当的数学方法加以描述：在认识其规律以及规律与势场关系的基础上，可以采用变更工程手段或改变某些参量的方法实施对势场的控制、调节。简言之．工程炯传递的势场，既是可以作数学描述，又是可以控制的。显然，自然堋传递势场．不仅数学描述困难(甚至不可能)，欲实施控制的难度也极大。．(2)构成工程煳传递的势场中多势场较为普遍，单势场比较少见。这是因为由设备、工艺环节组成的能量系统，一般至少有两个以上的强度量(如温度、压力、浓度、亲合势等)势场参于作用。如即使最简单的传热过程中的炯传递，也有与固体壁面进

7、行对流换热的流速场(来自于流体压力场的势场)、流体及固体壁中的温度场。至于发生在复杂的能量和物质传递过程中的媚传递，如稠油开采中的蒸汽驱油或火烧油层中的炯传递，势场多至四、五个⋯。如何处理计算多势场作用的炯传递问题，应是工程炯传递研究中一个重点。(3)无论何种工程炯传递问题，都是受一定的空间、时间要求的约束，有些甚至受时空条件的严格限制。这是因为置于工程特殊环境中的媚传递，必须满足生产设各或系统的工艺条件、生产速率的要求，否则就会造成能(炯)源的浪费和生产成本的增高。如炉内燃料燃烧，是由燃料的化学堋向燃烧产物热炯的转换就

8、是这一特点的典型例子。显然，这种炯转换不仅有炉膛容积的限制，还有一定燃烧速率的要求，以保证产生必须的热量。离开炉膛容积、燃烧速率来研究炉内的炯传递，那就毫无意义。概括起来说，工程炯传递问题是一类由工程设计设定、受时空条件约束，且常由多势场参与作用的特定条件下的炯传递。基于工程炯传递是发生于一个或多个物理量场中的炯传递