傳遞過程原理

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1、傳遞過程原理序言一、動量、熱量與質(zhì)量傳遞導(dǎo)論二、總質(zhì)量、總能量和總動量衡算三~六、動量傳遞（粘性流體流動的微分方程、運(yùn)動方程的應(yīng)用、邊界層理論基礎(chǔ)、湍流）七~九、熱量傳遞（熱量傳遞概論與能量方程、熱傳導(dǎo)、對流傳熱）十~十二、質(zhì)量傳遞（質(zhì)量傳遞概論與傳質(zhì)微分方程、分子擴(kuò)散、對流傳質(zhì)、相間傳質(zhì)）序言三傳的概念在1960年之前并未被人們普遍接受，而在1960年前后才出現(xiàn)了“動量、熱量與質(zhì)量傳遞”或“傳遞現(xiàn)象”這一課程。事實上，動量、熱量與質(zhì)量的傳遞是密不可分的，比如：如何有效移除反應(yīng)堆中心部位由裂變所產(chǎn)生的熱量以防過熱！！工業(yè)廢氣排放：必須使其排放到高層大

2、氣中，以便在污染物下降至地表面時，其濃度降至允許的國家標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。預(yù)測該濃度，需要了解質(zhì)量傳遞和動量傳遞過程。冷卻塔：更是集熱量、動量和質(zhì)量傳遞現(xiàn)象于一體的設(shè)施。與熱力學(xué)不同，傳遞是一門探討速率過程的科學(xué)。在速率這個概念上，三種傳遞過程之間存在著基本的類似性。學(xué)習(xí)該課程的兩個最基本目的：（1）幫助了解各類傳遞過程的機(jī)理。這對于涉及傳遞過程的設(shè)備設(shè)計、操作和控制可以提供理論基礎(chǔ)。（2）為所研究的過程提供基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型，使過程開發(fā)周期大大縮短。第一章動量、熱量與質(zhì)量傳遞導(dǎo)論平衡態(tài)：物系的強(qiáng)度性質(zhì)；如溫度、濃度等物理量不存在梯度熱平衡：指物系內(nèi)各個點的溫度

3、均勻一致不平衡態(tài)：物系內(nèi)具有強(qiáng)度性質(zhì)的物理量不均勻時，物系就會發(fā)生變化，它要朝著平衡態(tài)方向轉(zhuǎn)變。傳遞過程：處于不平衡態(tài)的物系內(nèi)，物理量向平衡方向轉(zhuǎn)移的過程。一般為質(zhì)量、能量、動量和電量等。質(zhì)量傳遞：高濃度區(qū)→→低濃度區(qū)能量傳遞：高溫區(qū)→→低溫區(qū)動量傳遞：垂直于流動方向上，由高速區(qū)→→低速區(qū)理由：存在梯度之故第一節(jié)動量、熱量與質(zhì)量傳遞的類似現(xiàn)象定律：三傳既可由分子的微觀運(yùn)動引起，↗分子傳遞也可由漩渦混合造成流體微團(tuán)的宏觀運(yùn)動引起，↗渦流傳遞描述分子傳遞的三傳定律分別是：牛頓粘性定律，傅立葉定律和費(fèi)克定律，它們總稱為現(xiàn)象定律。一、牛頓粘性定律：理想流體：

4、無粘性，兩相互接觸的流體層間不產(chǎn)生剪切力；實際流體：有粘性，流體層間會產(chǎn)生剪切力兩塊無限大的平行平板，上塊靜止，下塊運(yùn)動，速度u，中間充滿流體，因粘性的存在，最下層流體必隨板運(yùn)動，速度uo,最上層流體也必隨板靜止，速度0，u0dyuu-du靜止u0同樣，因粘性，速度為uo的流體必然將其動量的一部分傳遞給相鄰的流體，而使后者的速度為u，當(dāng)然u

5、剪應(yīng)力，N/m2μ—粘度（動力粘度），N·S/m2“-”表示動量通量的方向與速度梯度的方向相反。剪應(yīng)力是作用在垂直于y方向單位面積上的力，或x-動量在y方向上的通量。粘度：流體的一種物理性質(zhì)，僅與流體狀態(tài)有關(guān)，即只與流體的壓力、溫度、組成有關(guān)，而與速度梯度和剪應(yīng)力無關(guān)。粘度的規(guī)律：（同種物質(zhì)在相同溫度下μg<<μL)氣體粘度：T↑μg↑液體粘度：T↑μL↓氣體和液體：P↑μ↑牛頓型流體：遵循牛頓粘性定律的流體均是，如：所有的氣體和大多數(shù)低分子量的液體。非牛頓型流體：不遵循牛頓粘性定律的流體，如：泥漿、污水、高分子溶液和油漆等等。屬流變學(xué)范疇二、傅立葉

6、定律（fourie’slaw)對于導(dǎo)熱現(xiàn)象，可用傅立葉定律描述之：q/A為熱通量,k為導(dǎo)熱系數(shù)“-”表示熱通量與溫度梯度的方向相反，即熱量是由高溫向低溫方向傳遞.導(dǎo)熱系數(shù)k是物質(zhì)的物理性質(zhì)，是溫度的函數(shù)。固體和液體：k與壓力關(guān)系不大氣體：k與壓力有關(guān)三、費(fèi)克定律（Fick’slaw)基于兩組分系統(tǒng)，組分A在組分B中由于分子擴(kuò)散所產(chǎn)生的質(zhì)量通量，可由下式描述：jA—組分A的質(zhì)量通量DAB—組分A在B中的擴(kuò)散系數(shù)“-”表示質(zhì)量通量的方向與濃度梯度的方向相反DAB—與組分的種類、壓力、溫度、組成等因素有關(guān)。小結(jié)：上述三定律都用來描述由于分子間無規(guī)則運(yùn)動所引

7、起的三類傳遞現(xiàn)象，它們具有類似性，即①各過程所傳遞的物理量均與其相應(yīng)的強(qiáng)度因素的梯度成正比，并且都沿著負(fù)梯度的方向傳遞；②各式的系數(shù)都是物性常數(shù)，它們只是狀態(tài)的函數(shù)，與傳遞的物理量多少和梯度的大小無關(guān)。上述三定律又稱為分子傳遞線性定律。1-2三傳的普遍表達(dá)式一、動量通量對于不可壓縮流體，即ρ為常數(shù)的流體，牛頓定律可寫成：τ－動量通量，其單位為：υ－運(yùn)動粘度，其單位為：ρux－動量濃度，其單位為：－動量濃度梯度，其單位為：從上述各量的因次可以看出：剪應(yīng)力τ即單位時間通過單位面積的動量。因此τ可表示動量通量，它等于動量擴(kuò)散系數(shù)（運(yùn)動粘度）乘以動量濃度梯度

8、的負(fù)值。動量通量＝-（動量擴(kuò)散系數(shù)）×（動量濃度梯度）二、熱量通量傅立葉定律可寫成：熱擴(kuò)散系數(shù)該定律可理解為