-3 对流传质.ppt

§2-3 对流传质 主要内容 对流传质基本概念 对流传质中的重要参数 边界层微分方程组法 实验关联式法 一、对流传质的基本概念 1.对流传质方程 例题1 空气流从固体二氧化碳（干冰）平板表面流过，平板暴露表面面积为1×10-3m2，空气流速为2m/s，温度为293K，压力为1.013×105Pa，二氧化碳地升华速率为2.29×10-4mol/s。在该温度下，干冰的饱和蒸汽压为4.74×103Pa，且不考虑空气中二氧化碳的含量。计算在上述条件下二氧化碳升华进入空气的传质系数。 例题2 在一敞口槽中，纯氮气体平行流过0.6m2的丙酮液体表面。丙酮的温度保持在290K。丙酮传递进入氮气的平均传质系数hc=0.0324m/s，在290K下，丙酮的蒸汽压为161mmHg，即2.148×104Pa。试计算丙酮的传递总速率，以kmol/s表示。 2.对流传质公式的特点 扩散物质界面浓度的确定 如果扩散物质为纯液体或纯固体，那么其界面浓度可由气相和液相（或固相）之间的交界面上存在的热力学平衡条件获得 传质系数的确定 对流传质微分方程组法 实验关联式法 质量、能量和动量传递间的类比法 模型理论法 二、对流传质的重要参数 1.施密特（Schmidt）数 2.刘易斯（Lewis）数 二、对流传质的重要参数 3.舍伍德（Sherwood）数 4.传质的斯坦顿（Standen）数 三、边界层微分方程组法 1.浓度边界层概念及边界层方程 浓度边界层概念 达到主流浓度99%处的距离y为浓度边界层，定义式为 边界层方程 2.连续性方程 单组分连续性方程 双组分连续性方程 三、边界层微分方程组法 3.动量方程 4.能量方程 5.化简微分方程组 边界条件 四、实验关联式法 1.流体在平板流动时的质交换 2.流体在管内受迫流动质交换 紊流传质 例5 已知空气的流速为3m/s，沿气流方向的水面长度为0.3m，水面的温度为15℃，空气温度为20℃，空气总压力为1.012×105Pa，其中水蒸气分压力为701Pa（即相对湿度为30％）。试计算空气沿水面流动时的对流传质系数和每小时从水面上蒸发的水量 五、湿球温度的理论基础 1.焓－湿图的基础 2.湿球温度和绝热饱和温度关系 区别：前者不是湿空气的状态参数，其大小受流过湿布表面气流速度影响。后者为湿空气的状态参数，其大小取决于进口湿空气及水的状态与总量 联系：在空调范围内，可用湿球温度来近似绝热饱和温度。 例题 总压力为1×105Pa的湿空气，干球温度为20oC，湿球温度为10oC，试确定其相对湿度。已知水蒸气在空气中的Sc=0.6,空气的Pr=0.70，20oC时水蒸气的饱和压力为Ps=2.33kPa , 10oC 水蒸气的汽化潜热为2477.7kJ/kg。平均温度15oC时的空气密度为1.226kg/m3,比热为1.005kJ/(kg.K) * * 总摩尔速率 物性参数的组合，扩散体系特性 层流传质 紊流传质 平板质交换的准则数取值： 定型尺寸：沿流动方向的平板长度 速度：边界层外的主流速度 定性温度：浓度边界层的平均温度 适用条件:润湿管壁与空气间的质交换 管内受迫流动质交换的准则数取值： 定型尺寸：管内径 速度：管内平均流速 定性温度：浓度边界层的平均温度 紧靠近湿布表面的饱和空气的焓就等于远离湿布的主流空气的焓。即在湿布表面进行热质交换过程中，焓值不变。 *