传热传质讲稿.doc

传热传质课程讲义 第一次课 第一部分 课程介绍 1课程传热传质课程埃克尔特（E.R.G.Eckert），（美）R.M.德雷克（Robert M.Drake）著； 《动量、热量、质量传输原理》.高家锐主编.重庆大学出版社. 徐明德译《对流传热与传质分析》 王补宣著，《工程传热传质学》 黄祖洽乐启炽//崔建忠传输过程基本原理冶金工业出版社出版日期：2005年9月应纯同,气体输运理论及应用,清华大学出版社, 19902为什么要选修这门课程？对热动专业来讲，在能量转换和传递过程中，总会接触到热质交换现象和设备，比如锅炉，电厂冷却塔，凝汽器，烟气脱硫吸收塔，除氧器等重要热质交换设备。因此学习这方面的传热传质知识对本专业是大有益处的。工程专业的毕业生，要能够从事并具有初步的研究与开发能力。从上述本专业培养目标不难看出，在专业的各个方向上，为实现要牵涉到大量的及与实现相应的设备。例如，凝结时所放出的潜热穿过管壁而传到冷却水中，从而实现热量的转移。又如锅炉中的一些受热面（水冷壁、过热器等），在燃料燃烧时与之进行大量的热量交换。，提供热量的锅炉的省煤器和空气预热器等等，都是本专业常用的进行交换的设备。(动量、热量、质量传输) 传输是指流体的(输送、转移、传递)的统称。 的传递与输送((规律、解析法一样)传输原理(理论) 具体传输过程：化学、物理过程。《锅炉原理》、《燃烧学》、《脱硫技术概论》 传输过程(燃烧、吸收过程的物理过程(反应动力学) (《物理化学》(化学热力学)(动量、热量、质量传递的过程。《锅炉原理》、《洁净煤技术》、《循环流化床技术》 举例：流化床燃烧中气固两相流动。湿式烟气脱硫技术中的液柱塔吸收SO2，目的就是改善传输条件。 总之，传输理论已成为现代热工理论的基础。我们在传热学、流体力学中已经学过动量传输、热量传输的基本理论及相关设备（如换热器、泵与风机），所以，本课程我们将重点讲解质量传输的基本理论及主要设备（如混合式换热器、吸收塔，洗涤塔、冷却塔、流化床） 4授课方法和学习要求 课堂和课堂学习：课堂教学和课堂讨论实践学习： 学习要求：大作业（必须以4纸张打印出的科研论文的形式提交，要符合科研论文的规范课题可以自拟，也可以由老师提供，选题范围为本专业内容5考核方式：平时出勤、学习态度及上课纪律等表现（0%）；大作业（0%） 第二部分 课程主要内容—科技小论文一篇。 热质传递现象中的三种类比 质量传输与动量、热量传输共同组成统一的传输理论。 质量传输的研究对象：物质传递的运动规律。 质量传输过程：物质从物体或空间的某一部分传递到另一部分的现象即为质量传输过程。其定义为：在一体系内存在着一种或两种以上不同物质的组分，而当其中一种或几种组分的浓度分布不均匀时，则各组分浓度较高的部分就会向浓度较低的部分转移，这种过程叫质量传输过程。 质量传输过程的动力：浓度。 质量传输过程的分类：分子扩散传质 对流扩散传质 质量传输是动量、热量传输过程的基础和条件，这三种传输过程又具有类似的规律及数学表达式。 1.1分子传递（传输）性质 当流体中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。动量、热量和质量的传递，既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散，也可以是旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递。 流体的粘性、热传导性和扩散通称为流体的分子传递性质。因为从微观上来考察，这些性质分别是非均匀流场中分子不规则运动时同一个过程所引起的动量、热量和质量传递的结果。当流场中速度分布不均匀时，分子传递的结果产生切应力；而温度分布均匀时，分子传递的结果产生热传导；在多组分的混合流体中，如果某种组分的浓度分布不均匀，分子传递的结果便引起该组分的质量扩散。流体中存在温度、速度、浓度不平衡势差(梯度) 如下三种传递现象： 动量传递：速度梯度引起的 热量传递：温度梯度引起的 质量传递：浓度梯度引起的 可以分为： 微观分子的运动引起的分子扩散 涡旋混合造成宏观流体微团运动引起的湍流扩散（湍流传递） 表示上述三种分子传递性质的数学关系式分别为： ????(1)牛顿粘性定律 ???? 两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直于运动方向的速度变化率，即: (1-1) 对于均质不可压缩流体，上式可改写为: (1-2) 式中τ:切应力，同时也表示单位时间内通过单位面积传递的动量，又称动量通量密度,N/m2; ????μ:流体的动力粘性系数,Pa·s; ????ν:流体的运动粘性系数，又称动量扩散系数,m2/s; ????y:垂直于运动方向的坐标,m; ????d(ρμ)/dy:动量浓度的变化率，表示单位体积内流体的动量在y方向的变化率,kg/(m3·s) ????(2)傅立叶定律 ????在均匀的