中南大学：《化工传递过程》 第一章 传递过程概论

第一章传递过程概论 传递现象是普遍现象: 动量、热量、质量 服从一定规律:从高强度区向低强度区转移 三者有许多相似之处

第一章 传递过程概论 • 传递现象是普遍现象： – 动量、热量、质量 – 服从一定规律：从高强度区向低强度区转移 – 三者有许多相似之处

牛顿粘性定律 Newton 's law of viscosity u dapu d(pu z-剪应力,-动力粘度 -运动粘度或动量扩散系数 速度梯度或剪切速率 正负号问题: t=儿 三维流动,应力有9个

牛顿粘性定律 Newton’s law of viscosity y x — 速度梯度或剪切速率 运动粘度或动量扩散系数 剪应力， —动力粘度 dy du dy d u dy d u dy du x x x x − − = − = − = −           ( ) ( ) dy dux  =  正负号问题： 三维流动，应力有9个

牛顿型流体与非牛顿型流体 1.牛顿型流体; t 4 2胀塑性流体, 如浆糊,云母悬浮液,流沙 3假塑性流体, 如油漆、纸浆、高分子溶液; 4塑性流体, du/dy 如泥浆、污水、有机胶体等

牛顿型流体与非牛顿型流体 1.牛顿型流体； 2.胀塑性流体， 如浆糊，云母悬浮液，流沙； 3.假塑性流体， 如油漆、纸浆、高分子溶液； 4.塑性流体， 如泥浆、污水、有机胶体等。 du/dy 4 3 2 1 τ

分子传递与涡流传递 分子传递: 分子的微观运动引起的; 涡流传递: 由旋涡混合造成的流体宏观运动引起的

分子传递与涡流传递 • 分子传递： – 分子的微观运动引起的； • 涡流传递： – 由旋涡混合造成的流体宏观运动引起的

动量传递与粘性定律 C u d(our) d(puy) N kg·m/s h●m m:动量:(m):动量梯度 dy uo -u mu -nu F 6 动量朝速度降低的方向传递

动量传递与粘性定律     2 1 2 1 ( ) u u mu mu F ma m dy d u u x x       − = − = = ：动量； ：动量梯度。 dy d u dy d u dy dux x x ( ) ( )      = − = − = −         • •       = m m k g m s s m m N 3 2 2 / 动量朝速度降低的方向传递

傅里叶定律 导热现象: k k d(pc,t) d(pc, t) t2 A q/A-热通量,q为y方向的导热速率,A为⊥导热面积 k一物质的导热系数;cn-比热;p一密度 α热扩散系数 温度梯度 热量朝温度降低的方向传递

傅里叶定律 • 导热现象： 热扩散系数； — 温度梯度 —物质的导热系数； 比热； —密度 热通量， 为 方向的导热速率， 为 导热面积 dy dt k c q A q y A dy d c t dy d c t c k dy dt k A q p p p p       − − ⊥ = − = = / ( ) ( ) t1 t2 热量朝温度降低的方向传递

费克定律 dp AB j一组份A的扩散质量通量, D一组份A在组份B的扩散系数; 的组份4的质量浓度(密度)梯度。 质量朝浓度降低的方向传递

费克定律 —组份 的质量浓度（密度）梯度。 —组份 在组份 的扩散系数； —组份 的扩散质量通量， A dy d D A B j A dy d j D A A B A A A A B   = − 质量朝浓度降低的方向传递

动量、热量质量传递相似 形式相似: k Ja D AB 各过程所传递的物理量与其相应的强度梯度成正比 沿负梯度(降度)的方向传递; 各式的系数(μ、α、DAB)只是状态函数,与传递 的物理量或梯度无关(传递性质和速率的物性常 数)

动量、热量质量传递相似 • 形式相似： – 各过程所传递的物理量与其相应的强度梯度成正比； – 沿负梯度（降度）的方向传递； – 各式的系数（μ、α、DAB）只是状态函数，与传递 的物理量或梯度无关（传递性质和速率的物性常 数）。 dy dux  = − dy dt k A q = − dy d j D A A AB  = −

动量通量、热量通量与质量通 量的普遍表达式 (m2) N m2‖kg●m/s h●m - nm s h●m g ks g AB 通量) (扩散系数)×(浓度梯度) ν,α,D灬分别称为动量扩散系数、热量扩散系数和质量 扩散系数

动量通量、热量通量与质量通 量的普遍表达式 dy d ux ( )  == −         • •       = m m k g m s s m m N 3 2 2 / dy d c t A q p ( ) = − dy d j D A A AB  = −         •       = m m J s m m s J 3 2 2         •       = m m k g s m m s k g 3 2 2 （通量）＝—（扩散系数）×（浓度梯度） ν，α，DAB 分别称为动量扩散系数、热量扩散系数和质量 扩散系数

层流流动 层流线型

层流流动