传热传质考试必备.doc

对流传质：流体与相界面之间所发生的质量传递过程 对流传质过程两种作用: 对流传递作用、分子扩散作用 传质膜系数kc是这两种作用的综合指标 在层流边界层中和紊流边界层的层流底层中主要靠分子扩散来传递质量 在紊流边界层的层流底层以外的紊流核心区中，主要靠对流传质 对流传质的速度方程NA＝kcΔCA 运动粘度 ν＝μ/ρ 动量扩散率 热扩散率 α＝λ/ρCp 热量扩散率 分子扩散系数 DAB 质量扩散率 施密特数Sc＝ν/DAB＝μ/（ρDAB）动量扩散能力和质量扩散能力的对比关系 路易斯数Le α/DAB λ/ ρCpDAB 热量扩散能力和质量扩散能力的对比关系 舍伍德数Sh kcL/DAB表征对流传质的强弱；表示表面处的浓度梯度与总浓度梯度之比 受迫对流传质准则数Sh＝f Re，Sc 自然对流传质Sh＝f GrAB,Sc GrAB—传质格拉晓夫数GrAB ≡ L３gΔρA/（ρν2 传热斯坦顿（登）数St Nu/ Re·Pr α/（ρuCp 传质斯坦顿（登）数StD Sh/ Re·Sc kc/u jM称为动量传递的j因子 jM cf/2 jH称为热量传递的j因子 jH St Nu/ Re·Pr α/（ρuCp jD称为质量传递的j因子 jD StD Sh/ Re·Sc kc/u jM cf/2 动量传递的j因子 “三传类比”的方法：质量、动量和热量传递的类比，应用类比法来解紊流流动问题， 即根据摩擦系数，由类比关系推算出对流换热系数及传质膜系数。 雷诺类比：在紊流中，雷诺假定整个流动场是由单一的高度紊流区构成， 亦即认为不存在层流底层。当Pr＝１，Sc＝１时，得jH＝jD＝jM这就是雷诺类比式 Pr 1时jM jH Sc 1时jM jD 普朗特类比：普朗特假设紊流流动是由层流底层和紊流核心组成。 当Sc 1时，变为雷诺类比式 卡门类比：卡门假定紊流流动是由层流底层、过渡层和紊流核心组成的 当Sc 1时，变为雷诺类比式 切尔顿-柯尔朋类比 j因子关系式 当Pr＝１，Sc＝１时变为雷诺类比式 kc的影响因素kc f u∞,ρ,μ,T ∞ ,Ts,DAB,L,Φ 和对流换热影响因素类似:流动原因、流态、物性、几何结构形状、相态变化 三传类比的物理意义:在于对三种不同的传递过程找出其间的共性，以进行综合的考查，并得出其间的一些定量关系，从而可将一种传递过程的规律用于条件类似的其它过程。特别是两种或三种传递经常同时进行，可对其间的内在联系作出估计。 三传类比的不足之处: 从理论导出的类比式具有一定的局限性和近似性，这是由于事先作了一些简化假定，其中包括：忽略了物性随位置的变化 如传热时假定物性均为定性温度下之值 ，及“三传”之间的相互影响 如传热、传质引起的对流现象 等 三传类比的实用意义在于：随着工业的迅速发展，常会遇到缺乏需要的数据，这时可应用类比关系作近似的分析和推算。例如，从易测定的摩擦因数估算传热、传质膜系数，能提供有益的参考 分子传质包括分子扩散、热扩散、压力扩散和强迫扩散 分子扩散分类：1）一维、二维和三维分子扩散（2）稳态的分子扩散和非稳态的分子扩散（3）无化学反应的分子扩散和有化学反应的分子扩散 分子扩散系数:1物理意义:表示它的质量扩散能力，反映分子扩散过程的动力学特性 2影响因素:分子扩散系数取决于压力、温度和系统的组分 3气体最大，固体最小，液体在两者之间。 多孔介质中的三种扩散机理: 斐克扩散 孔隙直径相对说来，大于气体分子平均自由行程，即孔隙大、气体浓 、努森扩散 孔隙直径与气体分子平均自由行程处于相同数量级或更小 、表面扩散 其它型式的扩散:热扩散、压力扩散、强迫扩散 索里特效应或热扩散：温差导致浓度差。在双组分混合物中，由于温差作用使一种分子由低温区向高温区迁移，另一种分子由高温区向低温区迁移 杜弗效应：浓度差导致温差。由于浓度梯度产生质量通量，而建立起温度梯度而传热的现象 当稳态热扩散系数K AB，T为常数时，温度与浓度分布是对数关系 传质微分方程推导依据：质量守恒定律＋斐克第一定律 分子扩散: 1浓度梯度引起的分子 普通 扩散2温度梯度引起的热扩散3压力梯度引起的压力扩散4除重力以外的其他外力引起的强迫扩散 对流传质扩散：5强迫对流传质6自然对流传质7紊流传质8相际传质 分子扩散：在静止的流体或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体以及固体中由微观粒子运动所引起的扩散 对流扩散：分子扩散和质量对流的联合作用 质量对流：当流体作紊流或层流流动时，质量交换过程除层流底层的微观粒子扩散外，还依靠流体各部分间的宏观相对位移引起的质量对流 扩散方程的构成：净通量有两部分：一部分是浓度梯度引起的分子扩散通量；一部分是从整体流动中携带