传递过程第1章ppt课件.ppt

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1、传递过程主讲人：王宝和[TRANSPORTPROCESSES]1.化学工程学科的2个里程碑第一里程碑——单元操作(UnitOperations)1920年，美国麻省理工学院（综合性私立大学，MassachusettsInstituteofTechnology，MIT）的化学工程脱离化学系而成为一个独立的系（即化工系），由刘易斯（Lewis）任系主任；=化工原理（PrinciplesofChemicalEngineering）有近百年的历史。是继土木工程、机械工程、电气工程之后的第四门工程学科。1920年夏天，化工系的华克尔（Walker）、刘

2、易斯（Lewis）、麦克亚当斯（McAdams）三位教授，将众多的化工生产过程归纳为五大类单元操作，并完成了《化工原理》初稿，油印后作为化工系的教科书；1923年，《化工原理》正式出版，这就是单元操作的正式起点。包括流体输送、过滤、沉降、固体流态化等。流动过程：传热过程：包括导热、对流、辐射、蒸发、沸腾、冷凝等。传质过程：包括吸收、萃取、精馏、干燥、吸附等。热力过程：即流体的温度和压力变化过程。机械过程：包括固体输送、粉碎、筛分等。单元操作是对化工过程的第一次归纳。粉体工程单元操作概念：在化工生产过程中，具有共同物理变化特点的基本操作。主要包

3、括五大类（20多种）：化工过程→五类单元操作第二里程碑之一——传递原理(TransportPrinciples)上个世纪50年代初，美国威斯康星大学（UniversityofWisconsin,UW）的教授博德（Bird）、斯图尔德（Stewart）、莱特富特（Lightfoot），把单元操作过程归纳为动量、热量和质量传递过程；传递原理是对化工过程的第二次归纳。传递过程简称“三传”将相关的物理理论和数学方法引入到“单元操作”中，来阐明了传递过程的基本原理，开始着手编写教材《传递现象》，先在威斯康星大学试用；经修订后于1960年正式出版。这部著

4、作的出版几乎和当年的《化工原理》一样产生了巨大的影响，到1978年就印刷了19次。化工过程→五大单元操作→三大传递过程第二里程碑之二——化学反应工程（ChemicalReactionEngineering）1957年，美国俄勒冈州立大学（OregonStateUniversity）的列文斯比尔（Levenpiel）教授正式出版了专著《化学反应工程》。传递原理与化学反应工程一起被称为“三传一反”，构成了化学工程学科的第二里程碑。第三里程碑——？化学反应工程简称“一反”湍流传递问题界面问题多尺度问题空间时间多学科交叉问题三传一反+x过程工程微观、

5、介观、宏观。MD、DPD、CFD。化学工程已由化学工业扩展到冶金、材料、能源、环境、生物等进行诸多物质转化的过程工业。典型例子：汽泡的生成和长大问题。面临的挑战和研究热点化学变化过程？物理变化过程问题计算方法2.研究内容及研究方法流体输送动量传递《化工原理》讨论过的一些典型单元操作：过滤沉降传热蒸发冷凝热量传递萃取吸收质量传递精馏干燥“三传”热量传递+质量传递“传递过程”（TransportProcesses）又叫传递现象、传递原理、高等化工原理、传递、三传等。根据传递机理建立过程的物理模型通过微分衡算推导出描述过程的偏微分方程再利用数学方法

6、，求得速度、温度、浓度分布进而得到动量、热量、质量传递规律。从基本定律出发，采用数学的方法，来研究动量传递、热量传递、质量传递的基本规律，以及三传之间的相似性问题。研究思路：研究内容：特点：更注重数学推导过程。（1）传递机理：（2）传递推动力：（3）三传相似性：动量传递：各层速度不同速度差动量浓度差；热量传递：各层温度不同温度差热量浓度差；质量传递：各层浓度不同浓度差机理相似，分子传递和湍流传递（分子传递+涡流传递）。传递过程发生的必要条件？方程相似。牛顿第二定律；热力学第一定律；质量守恒定律。（4）数学处理方法（从）基本定律（出发）Lagr

7、ange法；Euler法。牛顿粘性定律；傅里叶（第一）定律；费克（第一）定律。对具体问题进行简化。微分衡算偏微分方程常微分方程通解速度(温度、浓度)分布定解条件（初始条件+边界条件）以分子传递过程为例：第1章：基础知识基本概念[两个(假定)前提、两种传递机理、随体导数]；基本定律[牛顿粘性定律、傅里叶（第一）定律、费克（第一）定律]；基本方法（Lagrange法、Euler法）；基本理论（Prandtl边界层理论）；基本方程（连续性方程、卡门边界层积分传递方程、壁面传递通量方程）。3.课程内容安排（5章）：第2章：动量传递层流动量传递：N-S

8、方程(组)及其简单情况下的求解(稳态过程、非稳态过程)；湍流动量传递：处理问题的方法（管内湍流计算）；绕过物体的流动。第3章：热量传递导热：导热微分方程及其求解（典