化工传递过程总复习.ppt

化工传递过程总复习•传递过程原理是以化学工业及其他过程工业为研传递过程原理是以化学工业及其他过程工业为研究对象，是在究对象，是在“化工原理化工原理”的基础上，进一步综的基础上，进一步综合其有关动量、热量与质量传递的共同规律而发合其有关动量、热量与质量传递的共同规律而发展起来的一门课程展起来的一门课程•三传：动量传递三传：动量传递 热量传递热量传递 质量传递质量传递 动量传递动量传递——流体输送、过滤、沉降液体混合等；流体输送、过滤、沉降液体混合等； 热量传递热量传递——物料加热与冷却、蒸发等；物料加热与冷却、蒸发等； 质量传递质量传递——吸收、萃取、吸附、膜分离等吸收、萃取、吸附、膜分离等课程研究方法课程研究方法•首先确定物理模型，阐述三传所遵循的三首先确定物理模型，阐述三传所遵循的三个基本物理过程的规律；个基本物理过程的规律；•建立动量、热量和质量传递的基本微分方建立动量、热量和质量传递的基本微分方程，即建立数学模型，将已知的物理问题程，即建立数学模型，将已知的物理问题归纳为数学表达式；归纳为数学表达式；•根据具体问题，确定定解条件；根据具体问题，确定定解条件；•方程简化、求解，求出速度、温度或浓度方程简化、求解，求出速度、温度或浓度分布规律；分布规律；•求传递速率求传递速率扩散扩散（分子）（分子）传递的基本定律传递的基本定律牛顿粘性定律傅立叶定律费克定律通量=－扩散系数×浓度梯度现象方程现象方程系系统与控制体统与控制体拉格朗日观点和欧拉观点拉格朗日观点和欧拉观点流出质量速率+流入质量速率－积累质量速率采用欧拉观点：在流场中选一微分控制体采用欧拉观点：在流场中选一微分控制体1直角坐标系连续性方程直角坐标系连续性方程2 柱坐标系3. 球坐标系连续性方程的简化连续性方程的简化1. 稳态流动2. 不可压缩流体用应力表示的运动方程用应力表示的运动方程奈维－斯托克斯奈维－斯托克斯 适用条件：牛顿型流体的稳态或非稳态、可压缩或不可压缩流体、理想或实际流体的流动。

惯性力 质量力 压力粘性力三、流体的运动方程三、流体的运动方程X方向连续性方程和运动方程联立方向连续性方程和运动方程联立方程组求解的分类： （1）对于非常简单的层流，方程经简化后，其形式非常简单，可直接积分求解—解析解； （2）对于某些简单层流，可根据流动问题的物理特征进行化简简化后，积分求解—物理近似解； （3）对于复杂层流，可采用数值法求解；将方程离散化，然后求差分解； （4）对于湍流，可先进行适当转换，再根据问题的特点，结合实验，求半理论解动量传递方程的分析动量传递方程的分析 （1）连续性方程的简化（2）运动方程的简化x 方向：平壁间与平壁面上的稳态层流平壁间与平壁面上的稳态层流二、方程的求解二、方程的求解边界条件（B.C.）：（1）（2）速度分布为 抛物线形当时速度最大三、平均流速与流动压降三、平均流速与流动压降平均流速：压降： 一、圆管中的轴向稳态层流圆管中的轴向稳态层流 速度分布 管中心最大流速平均流速 一、圆管中的轴向稳态层流圆管中的轴向稳态层流 压力降 热量传递的基本方式三、辐射传热一、热传导二、对流传热第六章第六章 热量传递概论与能量方程热量传递概论与能量方程四、同时进行导热、对流和辐射传热J/(m3.s））能量方程能量方程（（1 1）不可压缩流体的对流传热）不可压缩流体的对流传热（2）固体中的热传导若无内热源泊松(Poisson)方程若稳态导热傅立叶第二定律若无内热源稳态导热拉普拉斯(Laplace)方程固体中的热传导固体中的热传导柱坐标温度场能量方程柱坐标系能量方程柱坐标系能量方程球坐标温度场能量方程球坐标系的能量方程球坐标系的能量方程第七章 热传导 本章讨论固体内部的导热问题，重点介绍热传导方程的求解方法，并结合实际情况，探讨导热理论在工程实际中的应用。

一、无内热源的一维稳态热传导一、无内热源的一维稳态热传导温度分布方程导热速率方程温度分布方程二、有内热源的一维稳态热传导二、有内热源的一维稳态热传导三、二维不稳态热传导三、二维不稳态热传导2 1 6 113 42 5 9 107 8400K空气建立炉壁温度的结建立炉壁温度的结点温度方程组点温度方程组物体温度随时间的变化 （1） —毕渥数四、四、内热阻可忽略的不稳态导热内热阻可忽略的不稳态导热 tb（2） 傅立叶数（Fourier number）五、忽略表面热阻的不稳态导热五、忽略表面热阻的不稳态导热 zx0yt=t0 (θ＜0 )0≤ x ＜∞∞＜ y ＜∞∞＜ z ＜∞（对于所有x） 示例：地面降温，厚壁物体一侧降温二、质量传递的基本方式二、质量传递的基本方式 1. 分子传质（分子扩散）费克定律或 2.对流传质 nA —组分A相对于静止坐标的质量通量； uA —组分A相对于静止坐标的绝对速度三、传质的速度与通量三、传质的速度与通量 B的质量通量：混合物（A+B）的质量通量：A的质量通量：3. 传质的总通量三、传质的速度与通量三、传质的速度与通量 费克第一定律通用表达式1. 扩散的物理模型吸收操作一、组分一、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散溶质NANB＝0+惰性组分BA + B气相主体相界面液相－－－－－－－－－－－－－数学模型B.C(1) z = z1, cA = cA1(2) z = z2, cA = cA2一、组分一、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散扩散通量表达式扩散通量表达式(2) 浓度分布方程 一、组分一、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散距离 zP＝pA+pBpA1pA2pB1pB2z1z2pBpANANB 设由A、B组成的二元混合物中，进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等，则称为等分子反方向扩散。

1. 扩散的物理模型汽相相界面－－－－－－－－－－－液相易挥发组分NANB难挥发组分蒸馏操作二、等分子反方向稳态扩散二、等分子反方向稳态扩散2. 扩散的数学模型NA=－NB二、等分子反方向稳态扩散二、等分子反方向稳态扩散数学模型B.C(1) z = z1, cA = cA1(2) z = z2, cA = cA23. 数学模型的求解求解得(1) 扩散通量方程扩散通量表达式二、等分子反方向稳态扩散二、等分子反方向稳态扩散(2) 浓度分布方程 二、等分子反方向稳态扩散二、等分子反方向稳态扩散等分子反方向扩散二、等分子反方向稳态扩散二、等分子反方向稳态扩散。