传递过程原理

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1、传递过程原理序言一、动量、热量与质量传递导论二、总质量、总能量和总动量衡算三~六、动量传递（粘性流体流动的微分方程、运动方程的应用、边界层理论基础、湍流）七~九、热量传递（热量传递概论与能量方程、热传导、对流传热）十~十二、质量传递（质量传递概论与传质微分方程、分子扩散、对流传质、相间传质）序言三传的概念在1960年之前并未被人们普遍接受，而在1960年前后才出现了“动量、热量与质量传递”或“传递现象”这一课程。事实上，动量、热量与质量的传递是密不可分的，比如：如何有效移除反应堆中心部位由裂变所产生的热量以防过热！！工业废气排放：必须使其排放到高层大

2、气中，以便在污染物下降至地表面时，其浓度降至允许的国家标准范围以内。预测该浓度，需要了解质量传递和动量传递过程。冷却塔：更是集热量、动量和质量传递现象于一体的设施。与热力学不同，传递是一门探讨速率过程的科学。在速率这个概念上，三种传递过程之间存在着基本的类似性。学习该课程的两个最基本目的：（1）帮助了解各类传递过程的机理。这对于涉及传递过程的设备设计、操作和控制可以提供理论基础。（2）为所研究的过程提供基础数学模型，使过程开发周期大大缩短。第一章动量、热量与质量传递导论平衡态：物系的强度性质；如温度、浓度等物理量不存在梯度热平衡：指物系内各个点的温度

3、均匀一致不平衡态：物系内具有强度性质的物理量不均匀时，物系就会发生变化，它要朝着平衡态方向转变。传递过程：处于不平衡态的物系内，物理量向平衡方向转移的过程。一般为质量、能量、动量和电量等。质量传递：高浓度区→→低浓度区能量传递：高温区→→低温区动量传递：垂直于流动方向上，由高速区→→低速区理由：存在梯度之故第一节动量、热量与质量传递的类似现象定律：三传既可由分子的微观运动引起，↗分子传递也可由漩涡混合造成流体微团的宏观运动引起，↗涡流传递描述分子传递的三传定律分别是：牛顿粘性定律，傅立叶定律和费克定律，它们总称为现象定律。一、牛顿粘性定律：理想流体：

4、无粘性，两相互接触的流体层间不产生剪切力；实际流体：有粘性，流体层间会产生剪切力两块无限大的平行平板，上块静止，下块运动，速度u，中间充满流体，因粘性的存在，最下层流体必随板运动，速度uo,最上层流体也必随板静止，速度0，u0dyuu-du静止u0同样，因粘性，速度为uo的流体必然将其动量的一部分传递给相邻的流体，而使后者的速度为u，当然u

5、剪应力，N/m2μ—粘度（动力粘度），N·S/m2“-”表示动量通量的方向与速度梯度的方向相反。剪应力是作用在垂直于y方向单位面积上的力，或x-动量在y方向上的通量。粘度：流体的一种物理性质，仅与流体状态有关，即只与流体的压力、温度、组成有关，而与速度梯度和剪应力无关。粘度的规律：（同种物质在相同温度下μg<<μL)气体粘度：T↑μg↑液体粘度：T↑μL↓气体和液体：P↑μ↑牛顿型流体：遵循牛顿粘性定律的流体均是，如：所有的气体和大多数低分子量的液体。非牛顿型流体：不遵循牛顿粘性定律的流体，如：泥浆、污水、高分子溶液和油漆等等。属流变学范畴二、傅立叶

6、定律（fourie’slaw)对于导热现象，可用傅立叶定律描述之：q/A为热通量,k为导热系数“-”表示热通量与温度梯度的方向相反，即热量是由高温向低温方向传递.导热系数k是物质的物理性质，是温度的函数。固体和液体：k与压力关系不大气体：k与压力有关三、费克定律（Fick’slaw)基于两组分系统，组分A在组分B中由于分子扩散所产生的质量通量，可由下式描述：jA—组分A的质量通量DAB—组分A在B中的扩散系数“-”表示质量通量的方向与浓度梯度的方向相反DAB—与组分的种类、压力、温度、组成等因素有关。小结：上述三定律都用来描述由于分子间无规则运动所引

7、起的三类传递现象，它们具有类似性，即①各过程所传递的物理量均与其相应的强度因素的梯度成正比，并且都沿着负梯度的方向传递；②各式的系数都是物性常数，它们只是状态的函数，与传递的物理量多少和梯度的大小无关。上述三定律又称为分子传递线性定律。1-2三传的普遍表达式一、动量通量对于不可压缩流体，即ρ为常数的流体，牛顿定律可写成：τ－动量通量，其单位为：υ－运动粘度，其单位为：ρux－动量浓度，其单位为：－动量浓度梯度，其单位为：从上述各量的因次可以看出：剪应力τ即单位时间通过单位面积的动量。因此τ可表示动量通量，它等于动量扩散系数（运动粘度）乘以动量浓度梯度

8、的负值。动量通量＝-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）二、热量通量傅立叶定律可写成：热扩散系数该定律可理解为