传递现象 Transport phenomenon Lesson 24 - Interphase Transport in Nonisothermal Mixtures (1)
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第十一章分子传质(扩散)停滞流体、固体中由于分子扩散所引起的质量传递问题 稳态分子扩散的通用速率方程组分A通过停滞组分B的稳态扩散伴有化学反应的扩散多孔催化剂内的扩散和化学反应扩散系数¾气体扩散系数¾液体扩散系数¾固体中的扩散11.1 一维稳态扩散的通用速率方程总的扩散通量=分子扩散通量+对流通量A N ()AABA AB dx CD x N N dz=−++A N ()A A ABA B dC C D N N dz C =−++混合物总浓度C 恒定分离变量积分得到一维稳态扩散的通用速率方程:2211A N ()A A C z A C z A A B ABdC dzC C N N CD −=−+∫∫2A 121N lnA A A AB A B A A A B A B NC N CD N N CN C N N z z N N C−+=+−−+适用于双组分系统在不流动介质或层流流体在垂直于流动方向上、扩散面积不变时,沿z 方向的一维稳态扩散11.2 组分A 通过停滞组分B 的稳态扩散:扩散通量方程N B 为0,定常态时,N A 为常数,DAB 随浓度变化不大; 压力较低时,气相按理想气体处理。
扩散通量方程2A 121N lnAA A AB A B A A A B A B NC N CD N N CN C N N z z N N C−+=+−−+1A 2N lnAB A A D p p p z RT p p −=Δ−p C RT =A AC p C p=1122B A B A p p p p p p =−=−1221A AB B p p p p −=−由121A 212N lnAB A A B B B B D p p p p RT z p p p −=Δ−A 12N ()AB A A BMD pp p RT zp =−Δ212p ln B B BMB p p p p −=组分B 的对数平均分压讨论:N B =0?Z 1Z 2C B1C A1C B2C A2N AC=consant组分A :¾静止坐标:u A¾主体流动速度:u M ¾扩散速度:u A –u M ¾N A =J A +C A u M组分B :¾静止坐标:u B¾主体流动速度:u M ¾扩散速度:u B –u M¾N B =J B +C B u M =0 →J B =-C B u M11.2 组分A 通过停滞组分B 的稳态扩散:浓度分布方程浓度分布方程A N ()AABA AB dx CD x N N dz=−++111AAB A A dx CD C x dzN =−=−21)1ln(C z C x A +=−−2211,,A A A A x x z z x x z z ====1211211111z z z z A A A A x x x x −−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−− B.C.N B 为0,定常态时,N A 为常数,D AB 随浓度变化不大121211z z z z B B B B x x x x −−⎛⎞⎛⎞=⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠扩散通量积分:例题在某一细管中,底部的水(A)在恒定温度293K 下向干空气(B)中蒸发、扩散,干空气的总压为1.01325×105Pa ,温度为293K 。
《化工传递过程》讲稿【讲稿】第一章 传递过程概论(4学时)传递现象是自然界和工程技术中普遍存在的现象。
传递过程:物理量(动量、热量、质量)朝平衡转移的过程即为传递过程。
平衡状态:物系内具有强度性质的物理量如速度、温度、组分浓度等不存在梯度。
*动量、热量、质量传递三者有许多相似之处。
*传递过程的研究,常采用衡算方法。
第一节 流体流动导论流体:气体和液体的统称。
微元体:任意微小体积。
流体质点:当考察的微元体积增加至相对于分子的几何尺寸足够大,而相对于容器尺寸充分小的某一特征尺寸时,便可不计分子随机运动进出此特征体积分子数变化所导致的质量变化,此一特征体积中所有流体分子的集合称为流体质点。
可将流体视为有无数质点所组成的连续介质一、静止流体的特性(一)流体的密度流体的密度:单位体积流体所具有的质量。
对于均质流体 对于不均质流体点密度dVdM d =ρ *流体的点密度是空间的连续函数。
*流体的密度随温度和压力变化。
流体的比体积:单位流体质量的体积。
MV =υ (二)可压缩流体与不可压缩流体可压缩流体:密度随空间位置和时间变化的流体,称为可压缩流体。
(气体)不可压缩流体:密度不随空间位置和时间变化的流体,称为不可压缩流体。
(液体)(三)流体的压力流体的压力(压强,静压力):垂直作用于流体单位面积上的力。
A P p =(四)流体平衡微分方程1.质量力(重力)单位流体质量所受到的质量力用B f 表示。
在直角坐标z y x ,, 三个轴上的投影分量分别以 X ﹑Y ﹑Z 表示。
B F V M =ρ2.表面力:表面力是流体微元的表面与其临近流体作用所产生的力用Fs 表示。
在静止流体中,所受外力为重力和静压力,这两种力互相平衡,利用平衡条件可导出流体平衡微分方程。
916:16化工传递过程基础黄山学院化学系首先分析x 方向的作用力,其质量力为由静压力产生的表面力为XdxdydzdF Bx ρ=dydz dx x p p pdydz dF sx ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=12(五)流体静压力学方程流体静压力学方程可由流体平衡微分方程导出。
材料中的传输现象课程名称:材料中的传输现象英文名称:Transport phenomena in material processing学分: 3(课内学时3学时/周)先修课程:高等数学教材:G. H. Geiger, D. R. Poirier, «Transport phenomena in metallurgy», Addison-Wesley Pub. Com., 1973一课程简介本课程面向材料系、机械系和化工系相关专业的研究生。
本课程在学生本科期间所学基本概念的基础上,进一步学习掌握动量、热量和物质传输的基本规律和它们的解析方法;并结合材料制备和使用过程中大量的事例,对传输现象进行定量解析,力图使学生掌握处理工程问题的基本思路和方法,能够实际应用所学知识解决研究和工程中遇到的问题。
二基本要求了解材料加工以及使用过程中的传输现象及基本解析方法。
三内容提要第一篇流体力学(15学时)第一章流体的性质第一节流体的种类第二节牛顿流体第三节气体的粘性第四节流体的粘性第五节非牛顿流体第二章层流与动量平衡第一节动量平衡第二节下垂流体薄膜的流动第三节平行板间的流动第四节圆形管道中的流动第五节动量的一般方程式第六节曲线坐标系中的动量平衡方程式第七节Navier-Stoke 方程式第三章湍流和实验结果第一节管道中流体的摩擦系数第二节非圆形管道中的流动第三节通过淹没物体的流动第四节穿过固体堆积物的流动第五节流体状堆积物第四章能量平衡在流体流动中的应用第一节能量守恒第二节直管中的摩擦损失第三节管径扩大和缩小第四节经过阀门和管道配件的流动第五节经过光滑弯曲部和环状管道的流动第六节流体测量第七节钢包浇口处的流动第五章流动与真空的产生第一节流体泵第二节风扇和鼓风机第三节高速喷射第四节真空的产生第二篇能量传递( 21学时)第六章Fourier 定律和材料的热导率第一节Fourier 定律和热导率第二节气体的热导率第三节固体的热导率第四节液体的热导率第五节块状材料的热导率第七章热传输和能量方程式第一节强制对流条件下的热传输第二节平板上强制平行流动条件下的热传输第三节自然对流条件下的热传输第四节热传导第五节一般能量方程式第六节曲线坐标系中的能量方程式第八章热传输和对流相关性第一节管道中强制对流条件下的热传输系数第二节强制对流条件下经过淹没物体时的热传输系数第三节自然对流条件下的热传输系数第四节淬火时的热传输系数第五节沸腾时的热传输第九章固体中的热传导第一节传导的能量方程式第二节一元稳定系第三节二元稳定热流动第四节有限尺寸动态系统第五节动态下的有限或半无限固体第六节简单的多元问题第十章凝固过程中的热传输第一节砂型中的凝固第二节金属型中的凝固第三节凝固的积分解第四节连续铸造第十一章辐射热传输第一节基本特征第二节黑体和辐射率第三节能量分布和辐射功率第四节灰体和吸收率第五节无限平行板间的辐射交换第六节位相因子第七节辐射问题的电子回路类推第八节加热炉内空间第九节伴随着对流的辐射第十节气体辐射第十一节充满辐射气体的箱体第十二节伴随着表面辐射的非稳态热传导第十二章冶金堆积物反应器中的热现象第一节初始定义和假设第二节相反流向稳态流动第三节堆积物中的热传输系数第四节固定堆积物,无限热传输第五节固定堆积物,无限热传输系数,反应热第六节固定堆积物,堆积物内热导率的效果第七节有限热传输系数的影响——固定堆积物第三篇质量传输(12学时)第十三章 Fick 定律和材料中的扩散第一节通量的定义——Fick 第一定律第二节固体中的扩散第三节固体非金属中的扩散第四节液体中的扩散第五节气体中的扩散第六节通过多孔介质的扩散第十四章固体中的扩散第一节稳态扩散实验第二节动态扩散实验第三节有限系统解第四节有移动界面的扩散控制过程第五节合金的均质化处理第六节表面光泽消失层的形成第七节表面镀第十五章流体中的质量传输第一节通过表面气体不动膜的扩散第二节移动气流中的扩散第三节下垂液体膜中的扩散第四节质量传输系数第五节平板上的强制对流——近似积分技法第六节伴随着对流的一般扩散方程式第七节平板上的强制对流——精确解第八节湍流条件下质量传输系数的相关性第九节质量传输系数的模型第十六章界面质量传输第一节双阻质量传输理论第二节气-固反应中的混合控制第三节蒸发过程中的质量传输第四节温度效应及热稳定性概念参考书:1R. Byron Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfool, «T ransport phemomena», Wiley international edition, 1960.2 A. F. Mills, «Basic heat mass transfer», Prentice hall,1999.3Stanley Middleman, «An introduction to mass and heat transfer», John Wiley& Sons, Inc., 1998.。