第一章 质量传输的基本概念及平衡方程式.
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质量传输基本概念及基本定律质量传输与动量传输和热量传输组成传输原理,质量传输主要研究物质传递的规律及特点。
学习本章的基本要求是:掌握扩散传质、对流传质基本概念,菲克第一定律和菲克第二定律的表达式、物理意义及应用。
物质从物体或空间的某一部分传递到另一部分的现象称为质量传输过程,简称传质。
传质有扩散传质和对流传质两类,浓度梯度是其推动力。
浓度通常是指参与传质过程的混合物中的某一组分的浓度,即是单位体积混合物中该组分物质量的多少,可用质量浓度、摩尔浓度、气体分压浓度表示。
同流体流动和传热一样,传质也有稳定传质和不稳定传质之分。
对稳定扩散传质,某组分的扩散传质通量与浓度梯度的关系可用菲克第一定律表示,而菲克第二定律表征了不稳定扩散传质的基本特性,可用于求解浓度场。
扩散传质扩散传质有稳定扩散传质和不稳定扩散传质之分。
学习本章的基本要求是:掌握平板和圆筒壁扩散传质方程的应用,传质傅里叶数与传质毕欧数的表达式及物理意义;会借用平壁和圆筒壁导热计算图计算各种边界条件下的浓度场。
借用研究稳定导热的方法可直接求出平板和圆筒壁稳定扩散传质的浓度场和扩散传质量。
根据其表达式可知,通过一定的实验方法可以测定出总的扩散传质量N i 和浓度梯度,进而确定物质的互扩散系数。
借用研究不稳定导热的方法可直接求出平板和圆柱体不稳定扩散传质的浓度场。
在应用相应图表进行计算时,只需将傅里叶数与毕欧数替换为传质傅里叶数与传质毕欧数即可,当然相应的参数亦应作代换。
对流传质对流传质是流体流动条件下的物质传递过程。
学习本章的基本要求是:掌握浓度边界层及有效浓度边界层的概念,对流传质系数的单位、物理意义、影响因素及对流传质系数的模型理论,施密特特征数及谢伍德特征数的表达式及物理意义;会借用研究对流换热方法解决对流传质问题。
当流体流过表面并与之发生对流传质时,靠近表面形成的具有浓度梯度的流体薄层称浓度边界层。
浓度边界层的基本特征与热边界层类似,随着流向的深入,边界层厚度增大。
质量传输的名词解释质量传输是指物质在空间或时间上从一个位置向另一个位置传递的过程。
这个过程可以在不同的系统中发生,包括自然界中的大气、水域和地壳运动,也可以发生在人类活动中的运输、通讯、能源等领域。
一、质量传输的基本概念质量传输可以被理解为物质在空间或时间上的扩散和迁移。
它描述了物质从一个区域到另一个区域的传递过程。
质量传输可以通过不同的方式进行,如扩散、协同和对流。
例如,在自然界中,空气中的污染物可以通过对流和扩散进行传输,而水中的溶解物质可以通过河流和海洋流动进行迁移。
二、质量传输的机制1. 扩散:扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域传播的过程。
它是在没有外力作用下,分子或粒子由于热运动而发生的无序运动。
扩散是许多化学和生物过程中的重要机制,如氧气和二氧化碳在植物叶片中的气体交换等。
2. 协同:协同是指物质通过与其他物质相互作用而传输的过程。
这种相互作用可以是化学反应、溶解、吸附等。
例如,土壤中的养分可以通过与植物根系相互作用而被吸收和传输。
3. 对流:对流是指物质通过流体介质(如气体或液体)内部的流动进行传输的过程。
这种流动可以是自然的,如地球的大气运动,也可以是人类活动产生的,如液体在管道内的流动。
对流传输可以快速地将物质从一个地方传递到另一个地方,因此在工业和交通领域具有重要意义。
三、质量传输的应用领域1. 环境科学:质量传输在环境科学领域中具有重要意义。
通过了解和模拟质量传输的机制,可以预测和评估环境系统中污染物的传输和分布情况。
这对于环境保护、减少污染和改善生态健康具有重要价值。
2. 制造业:质量传输在制造业中也十分关键。
例如,在化学工业中,质量传输的理解可以帮助优化反应过程,提高产品质量和产量。
在材料科学领域,质量传输的研究可以用于设计新材料的制备方法和加工工艺。
3. 交通运输:质量传输在交通运输领域中具有重要意义。
例如,在航空领域,了解空气动力学和燃料传输的机制可以提高飞机的燃油效率和飞行安全。