中国矿业大学热质交换原理与设备第2章_热质交换过程总结.ppt

第一、二章 基本概念 传质的概念 浓度的概念 摩尔浓度、质量浓度及换算 传质通量 两种平均速度、六种通量及关系 两类基本问题 1、着眼于传质通量的大小及其控制问题 2、着眼于浓度分布及其控制问题 传质的基本方式 分子扩散传质 紊流扩散（对流扩散） 斐克第一定律（1855） 扩散系数 扩散系数是物质的物性之一，表示物质扩散能力的大小，与扩散物质和扩散介质的种类及其状态有关。（温度、压力） 一般实验确定，也可用经验公式计算 组分实际传质通量的计算 对流传质系数 对流传质的数学描述 对流传质的模型理论 类比律 雷诺类似律、普朗特类似律、卡门类似律、柯尔本类似律 三传类比 传热传质同时发生的传递过程 1、传质对对流换热量的影响 例题 试估计液氨蒸发进入25℃和1atm的空气的气流传质系数及传质通量 已知：空气的对流换热系数为56w/㎡.℃,氨液-空气的界面上氨的蒸汽分压力为0.05atm，对于被稀释的空气，基本主流是空气，物性参数取空气在25℃和1atm的状态参数，氨在空气中的扩散系数 D=2.8×10-5㎡/s。 分析 1、这是一个什么问题？ 2、能否用准则关联式求解？ 3、如不能用准则关联式求解，如何解？ 解：1、柯尔本J因子类比律求hm： * * 传质 基本概念 两类基本问题 基本方式及机理 三传类比 热质传递同时发生 专业应用： 暖通空调、制冷、空气污染控制、热质交换设备的设计、选型与开发等 基本方式 机理：分子微观热运动引起，类似于导热 存在场所：流体静止或层流、固体中 注意：分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或其它外界动力，如电场、磁场等。 机理：依靠宏观流体微团的不规则混掺运动 对流传质 索瑞特效应和杜弗尔效应 气体中的扩散传质 液体中的扩散传质 固体中的扩散传质 与固体内部结构无关的稳态扩散 与固体内部结构有关的多孔固体中稳态扩散 斐克型扩散 克努森扩散 过渡区扩散 斐克定律 定律的描述：在相对坐标系中，组分A 的扩散通 量同它的浓度梯度成正比。 条件：浓度场不随时间变化（稳态）、无整体流动，只限于浓度梯度驱动势引起的传质。 斐克定律的其他表达形式 二元混合物 “理气” 实际传质通量=分子扩散通量+主体流动通量 两种扩散形式 理想气体混合物浓度计算，分离变量积分 对流传质通量方程 对流传质系数定义及求解 对流传质的数学描述 边界层理论 对流传质模型 对流传质 准则关联式 类比 平板、 管内层流 是各种影响因素的综合（流动状态、流体物性、壁面的几何形状和粗糙度、边界条件、初始条件等） 确定对流传质系数是求解对流传质问题的关键 通用传质微分方程 各种条件下的简化形式 薄膜理论 （film theroy，Nernst（1904）， Whiteman（1923） ） 渗透模型 （penetration theory ,Higbie,1935) 表面更新理论 （Surface Renewal Theory） （Danckwerts，1951） 对空气-水系统： 刘伊斯（Lewis）关系式 湿球温度理论 i=iwb 1、分子传递现象的类比 2、对流传质的类比律 2、传质对总传热量的影响（会求qt ) 传质阿克曼修正系数的意义 由于传质速率的大小和方向影响了壁面上的温度梯度，从而影响了壁面的传热量 传质方向对总换热量的影响 传质冷却 2、运用薄膜理论求薄膜厚度， 然后用斯蒂芬定律求解 3、运用对流传质通量方程求解 * * *