传递现象导论.ppt

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1、第1章传递现象导论一、本课程的研究内容传递现象研究的是在物体内部和不同物体之间的动量传递、热量传递和质量传递规律（传递的机理和传递速率）。1.什么是动量传递？2.什么是热量传递？3.什么是质量传递？第一节课程概述传递现象是自然界和工程技术中普遍存在的现象。对于任何处于不平衡状态的物系，一定会有某些物理量由高强度区向低强度区转移。物理量朝平衡转移的过程即为传递过程。10/1/20211传递过程就是研究传递现象的发生机理及其传递规律的一门课程，这门课程通过研究动量传递、热量传递和质量传递发生的速率与传递推动力(速度梯度、温度梯度、浓度梯度或化学位梯度)之间的关系探索各种传递现象

2、的内在规律，并由此确定各个强度性质的物理量(速度、温度和浓度)随时间和空间的变化关系。传递现象发生的原因是物系内部存在温度差、速度差、浓度差，即物系内部存在某种强度性质物理量的不均匀性。这种不均匀性导致了物系处于一种热力学不平衡状态。根据热力学第二定律，任何一个孤立体系都有自发朝平衡状态发生变化的趋势，使体系的物质和能量分布达到均一化，即自发地向熵增大的方向变化。由此可见，传递现象发生的本质原因是受热力学第二定律的支配，体系存在着自发向平衡状态发生变化的趋势。10/1/20212二、课程的发展历程20世纪20年代以前工艺过程20年代－60年代单元操作60年代以后传递现象10

3、/1/20213三、课程的研究的目的与意义研究目的：了解各类传递过程的机理，寻找提高传递过程的速率提供方法；建立传递过程的数学模型，为设备的改进和生产过程的控制提供依据。研究意义：研究动量、热量和质量传递的机理和传递规律，不但可以为化工过程提供数学模型，还可以从理论上计算传递过程的速率。这对于化工过程和设备的开发、设计和优化起着非常重要的作用。另一方面，从过程发生的速率角度对动量、热量和质量传递现象进行综合分析，还可以发现三类传递现象之间的类似性和本质上的一致性。10/1/20214对于学生的个人来讲，学好这门课的意义在于：这门课程是工科类考研专业课之一；学好这门课还是完成

4、本专业培养方案的需要；学好这门课有助于争取更高的奖学金；学好这门课也是找个好工作的需要；学好这门课可能会使今后的日常工作得心应手。10/1/20215五、本课程在化学工程课程体系中的地位和作用数学物理化学计算科学化学反应动力学传递过程原理反应工程化工原理化学工程专业课程体系10/1/20216六、本课程的应用领域由于传递现象无处不在，因此本课程不仅在工程领域，而且在日常生活领域也有着广泛的应用。1.动量传递：在日常生活中；在工业生产中；2.热量传递：在日常生活中；在工业生产中；3.质量传递：在日常生活中；在工业生产中；决的问题实例本课程可以解简单复杂烧开水射程天气预报核爆炸

5、模拟10/1/20217五、本课程的特点与物理和数学关系密切，对物理和数学的基础知识要求比较高，尤其是数学知识。理论性强，概念比较抽象，引入的简化假设比较多。实践性强，与工业生产和日常生活息息相关。系统性强，各章节的内容相互联系形成了一个有机整体。三种传递之间的类似性强。公式多且公式非常复杂。总之一句话，这门课程既有用，又很难！10/1/20218六、本课程的学习方法与其它相关课程结合起来学习，以收到触类旁通的效果。把学习的重点放在公式的应用而不是公式的推导上。着重掌握各物理量的基本概念和公式中物理量的含义。注意利用“三传”的类似性来获得举一反三的效果。课前要认真预习。课上

6、要仔细听讲，学会做笔记。课下要独立完成作业。10/1/20219七、本课程的研究方法1.理论分析方法确定简化的物理模型建立数学模型数学求解2.实验研究方法采用因次分析的方法，根据π定理，利用无因次准数来描述相关变量之间的关系。3.数值计算方法4.类比法10/1/202110第二节传递现象的物理机理及其数学描述传递现象的分类：分子传递和湍流(涡流)传递1.什么是分子传递？2.什么是湍流传递？一、分子传递的机理1、分子动量传递的机理是分子动量交换的结果10/1/2021112、分子热量传递的机理（1）气体导热的机理（2）液体导热的机理（3）固体导热的机理A、导体B、非导体10/

7、1/2021122、分子传热机理（1）气体导热的机理：分子不规则热运动时相互碰撞的结果。（3）液体导热的机理：很复杂。（2）固体导热的机理A、导体：自由电子运动。B、非导体：晶格的振动。10/1/202113氢(黄色)与氧(蓝色)，当温度升高，分子运动速度增加。气体导热10/1/202114导体导热导电固体有相当多的自由电子在晶格之间像气体分子那样运动。自由电子的运动在导热中起着主要作用。10/1/202115非导体导热非导电固体：导热通过晶格结构的振动，即原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现。10/1/2021