传递现象导论
传递现象导论PPT
为速度梯度，表示垂直于流动方向 上流体速度的变化率。
“－”表示剪应力的方向与速度的方向相反，或表示动量通量的方 向与速度梯度的方向相反，即动量总是沿着速度降低的方向传递的。
如果令
那么
du d( u) d( u) dy dy dy
其中，ν称为动量扩散系数，也称为运动粘度
导电固体有相当多的自由电子在晶格之间 像气体分子那样运动。自由电子的运动在 导热中起着主要作用。
14
非导体导热
非导电固体：导热通过晶格结构的振动，即 原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现。
13:02 15
3、分子质量传递的机理 是由热力学第二定律决定的
13:02
16
二、分子传递的数学描述 （一）分子动量传递的数学描述 ——牛顿粘性定律
对于学生的个人来讲，学好这门课的意义在于：
1. 这门课程是工科类考研专业课之一； 2. 学好这门课还是完成本专业培养方案的需要； 3. 学好这门课有助于争取更高的奖学金； 4. 学好这门课也是找个好工作的需要； 5. 学好这门课可能会使今后的日常工作得心应手。
13:02
4
五、本课程在化学工程课程体系中的地位和作用
13:02
9
第二节
传递现象的物理机理及其数学描述
传递现象的分类：分子传递和湍流(涡流)传递 1. 什么是分子传递？ 2. 什么是湍流传递？ 一、分子传递的机理 1、分子动量传递的机理 是分子动量交换的结果
13:02
10
2、分子热量传递的机理 （1）气体导热的机理 （2）液体导热的机理 （3）固体导热的机理 A、导体 B、非导体
传递过程就是研究传递现象的发生机理及其传递规律的一门 课程，这门课程通过研究动量传递、热量传递和质量传递发生的 速率与传递推动力(速度梯度、温度梯度、浓度梯度或化学位梯 度)之间的关系探索各种传递现象的内在规律，并由此确定各个 强度性质的物理量(速度、温度和浓度)随时间和空间的变化关系。 传递现象发生的原因是物系内部存在温度差、速度差、浓度差， 即物系内部存在某种强度性质物理量的不均匀性。这种不均匀性 导致了物系处于一种热力学不平衡状态。根据热力学第二定律， 任何一个孤立体系都有自发朝平衡状态发生变化的趋势，使体系 的物质和能量分布达到均一化，即自发地向熵增大的方向变化。 由此可见，传递现象发生的本质原因是受热力学第二定律的支配， 体系存在着自发向平衡状态发生变化的趋势。
传递现象.ppt
传递现象－非恒稳态传递过程
2. 在确定了微分方程后，对于每一特例，必须确定相应的初始 条件或边界条件才能得到正确的解。
本例中， 边界条件为：z＝0，cB＝c0； z＝，cB＝0
c 解此方程可得： B
c0 (1 erf )
z
4Dt
erf为误差函数 erf 2 e 2 d
0
传递现象－非恒稳态传递过程
传递现象－讨论
3. 牛顿冷却定律
q H T边界－T环境
物体冷却时放出的热通量q 与物体边界与环 境的温度差成正比
传递现象－非恒稳态传递过程
设有一半无限平板型膜，一面维持恒定的浓度c0，另一面延 伸至无穷，初始时刻，膜内各处浓度均为0，求不同时间膜内 浓度的分布。
建立微分方程如下：
1. 首先选取适当微体 积元进行分析，本例 中,选取距离为z，厚 度为dz的微体积元 Asdz进行物料衡算 该微元在dt时间内的流入、流出和积累分别为：
（1）
则上下两池的浓度随时间变化为：
dcB上 jB As ,
dt
V上
dcB下 jB As dt V下
d cB下 cB上
dt
jB As V上1 V下1
将（1）式代入
d cB下 cB上
dt
DBA
As l
V上1 V下1
(cB下 cB上 )
传递性质的实验测定
d cB下 cB上
热传导（Thermal Conduction） －－热量传递
传递现象－粘滞性（Viscosity）
粘滞性（Viscosity） －－动量传递
传递现象 （Transport Phenomenon）
总结：
1. 从微观成因看，物质传递、热量传递和动量 传递都是由于分子的无规则热运动引起的， 是大量分子热运动的统计平均行为。为与因 流体整体运动引起的传递相区分，我们称上 述三种传递现象为分子传递现象
传递过程导论 基本概念
轴的负方向则是梯度的正方向。因此：现象
方程中有“负”号时表示传递方向与坐标轴 同向；
反之，现象方程中有“正”号时，表示传递
方向与坐标轴反向，而梯度与坐标轴同向。
1-3 涡流传递的类似性
前述的现象方程是用来描述分子运动所产 生的传递方向的，而这种传递过程只在少数 情况下出现，如固体或静止的液体或层流流 动的流体内的传热或动量、质量传递便属于 分子传递。 实际工作状态下，大多数流体为湍流。 在湍流流体中，由于存在大大小小的漩涡， 故除了分子传递外，还有涡流传递。
涡流热通量：
d ( c p t ) q e ( ) பைடு நூலகம் H A dy
(1 7)
ε H－涡流热扩散系数，〔m2/s〕 组分A的涡流质量通量：
j M
e A
d A dy
(1 8)
式中ε M－涡流质量扩散系数，〔m2/s〕
ε 、ε H和ε M的因次也与分子扩散系数ν 、 α 和DAB的因次相同，均为〔m2/s〕。
J / m3 J [ m 2 / s] m2 s m
三、质量通量
对Fick定律中个动量物理意义和单位不 需要变形就可直接进行分析： 质量通量＝
－（质量扩散系数）×（质量浓度梯度）
kg / m 3 kg [m 2 / s] m2 s m
从上述各量的因次可以看出：剪应力τ即
单位时间通过单位面积的动量。
即 动量通量
＝-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）
二、热量通量
傅立叶定律可写成：
d(C p t ) q A dy
k C p [ m / s]
2
(1 5)
传递过程原理汇总
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概论
质量浓度与摩尔浓度的关系： C i=ρ i/mi
质量分率 w i=C i/C (液体)
n
wi 1
1
摩尔分率 x I = C i /C (液体) y I = C i /C (气体)
n
xi 1
1
n
yi 1
1
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概论
▲浓度分布 当系统中存在着浓度差或系统未达到相平 衡时，物质就会从高浓度区域向低浓度区域 转移，或从一相转移至另一相，此即质量传 递。质量传递的场所均存在浓度变化，即存 在浓度分布。浓度分布与速度分布、流体性 质、设备条件等因素有关。
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传递现象导论
教材：
《传递现象导论》（第二版） 戴干策等著
化学工业出版社，2008年。
参考书：
• 《化工传递过程基础》，陈 涛、张国亮著，化学工 业出版社，2002年。
• 《动量热量与质量传递》，王绍亭 、陈涛著天津科 学技术出版社，1986年。
• 《传递现象相似》，夏光榕等，中国石化出版社， 1997年。
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传递现象导论
本门课程的任务是： • 研究动量、热量和质量传递过程的规律（速率）
及影响因素： • 探讨动量、热量和质量传递之间的类似性及共同
的研究方法。 • 介绍动量、热量和质量传递规律的应用。
学习以动量传递为主。 特点： • 数学推导多，理论性强——抽象； • 研究方法统一，逻辑性强——前后关联大； • 工程应用性强。
氯乙烯 反应器
水 碱液
放空
水洗塔
碱洗塔
（吸收） （吸收）
冷凝器
传递现象导论 课后答案
dT 95 15 3200o C/m dy 0.025
通过壁面传热量，由式（1-37）得
q y k
dT 45 3200 144000J/m2 s dy
上式中负号表示传热方向与温度梯度相反。 假定通过壁面传热量相同，铜板的温度梯度
qy dT 144000 382o C/m dy k 377
4
Re
流动为层流，计算正确。 3-7.293K 及 1atm 下的空气以 30.48m/s 速度流过一光滑平板。试计算在距离前缘多远处边界 层流动由层流转变为湍流，以及流至 1m 处时边界层的厚度。 解：查附录一得空气的粘度 μ=0.01813× 10-3Pa· s，密度 ρ=1.205kg/m3。 沿平板流动，临界雷诺数 Rexc ，则由式（3-1）得
2
h d3 hV hd 400 0.7 103 Bi 6 2 2.33 103 0.1 kA k d 6k 6 20
可用集总参数法计算，由式（1-79）求解。
T Tf T0 T f
e
hA
CPV
t
e
6h
CP d
t
代入数据
t 199 200 3 e 85004000.710 25 200 6400
1-11.对正在加热中的钢板，其尺寸长× 宽× 厚为 1.5m× 0.5m× 0.025m，两侧温度分别为 15℃和 95℃，试求温度梯度。如果改为铜板和不锈钢板，假定通过壁面传热量相同，则温度梯度又 将如何变化。 解：查附录三得热导率 k：钢 45W/m· ℃，铜 377W/m· ℃，不锈钢 16W/m· ℃。 根据题意，假定钢板内温度沿厚度呈线性分布，有温度梯度
第一章 流体中的传递现象
时 间
分 配
1.1.4流体运动的描述方法
1.1.5流动体系与流型
1.1.6边界层
1.2流场及其数学表达
1.2.1流场的一般概念
1.2.2随体导数与梯度
45分钟
45分钟
第 页
教
学
重
点
与
难
点
重点：流体的流型及其判别；随体导数与梯度的数学表达式和物理意义。
难点：随体导数与梯度的物理意义。
陈涛，张国亮主编．化工传递过程基础，化学工业出版社，北京：2002
注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。
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四川大学教案
【理、工科】
周次
第2周，第2次课2006年3月1日
备注
章节
名称
第一章流体中的传递现象
1.2扩散现象与扩散定律
授课
方式
理论课（√）；实践课（ ）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教
学
目
的
及
要
求
认识扩散现象，理解现象方程的普遍性意义，掌握牛顿粘性定律、傅立叶定律、费克定律所表述的实质及应用的条件，了解“三传”类比的研究方法。
教 学 内 容 提 要
时 间
分 配
1.3.1扩散现象与现象方程
1.3.2动量扩散与牛顿粘性定律
1.3.3热量扩散与傅立叶定律
1.3.4质量扩散与菲克定律
1.2流场及其数学表达
授课
方式
理论课（√）；实践课（ ）；实习（ ）
教 学
时 数
2
教
学
目
的
及
要
求
了解流体运动的描述方法，掌握流动体系的共性与分类，能熟练应用雷诺准数判断流体流动类型，了解流动边界层的结构及在化工过程中的意义。
Unit 12 传递现象
Unit 12 what do we mean by transportphenomena ?传递现象是工程科学三个经典研究领域的总称（它具有系统性和综合性）：能量或热量传递，质量传递或扩散，以及动量传递或流体动力学。
当然，热量和质量传递在流体中经常发生，正因如此一些工程教育家喜欢把这些过程包含在流体力学的范畴内。
由于传递现象也包括固体中的热量传导和扩散，因此，传递现象实际上比流体力学的范围更广。
传递现象的研究充分利用描述传热，传质，传动过程的方程间的相似性，这也区别于流体力学。
这些类似性(通常被这么叫)常常可以与传递现象发生的物理机制间的相似性关联起来。
因此，理解了一个传递过程就能很容易地理解另一个传递过程。
而且，如果微分方程和边界条件是一样的，只需获得一个传递过程的解决方案即可，因为通过改变名称就可以用来获得其他任何传递过程的解决方案。
必须强调,虽然有相似之处,也有传递过程之间的差异,尤其重要的是运输动量(矢量)和热或质量(标量). 然而,系统地研究了相似性传递过程之间的相似性, 使它更容易识别和理解它们之间的差别。
1．怎么研究传递过程？为了找出传递过程间的相似性，我们将同时研究每一种传递过程——取代先研究动量传递，再传热，最后传质的方法。
除了促进理解之外，对于不使用在其他教科书里用到的顺序法还有另一个教学的原因：在三个过程中，包含在动量传递研究中的概念和方程对初学者来说是最难以理解并使用。
因为在不具有有关动量传递的知识前提下一个人不可能完全理解传热和传质，在顺序法的情况下他就被迫先研究最难的课程即动量传递。
另一方面，如果课程同时被研究，通过参照有关传热的熟悉课程动量传递就变得更好理解。
而且，平行研究法可以先研究较为简单的概念，再深入到较难和较抽象的概念。
我们可以先强调所发生的物理过程而不是数学性步骤和描述。
例如，我们将先研究一维传递现象，因为它在不要求矢量标注下就可以被解决，并且我们常常可以使用普通的微分方程代替难以解决的偏微分方程。
传递现象导论
研究意义： 研究意义：
研究动量、热量和质量传递的机理和传递规律， 研究动量、热量和质量传递的机理和传递规律，不但可以为 化工过程提供数学模型， 化工过程提供数学模型，还可以从理论上计算传递过程的速 这对于化工过程和设备的开发、 率。这对于化工过程和设备的开发、设计和优化起着非常重 要的作用。另一方面，从过程发生的速率角度对动量、 要的作用。另一方面，从过程发生的速率角度对动量、热量 和质量传递现象进行综合分析， 和质量传递现象进行综合分析，还可以发现三类传递现象之 间的类似性和本质上的一致性。 间的类似性和本质上的一致性。
总之一句话，这门课程既有用，又很难！ 总之一句话，这门课程既有用，又很难！
13:53 8
六、本课程的学习方法
1. 与其它相关课程结合起来学习，以收到触类旁通的效果。 与其它相关课程结合起来学习，以收到触类旁通的效果。 2. 把学习的重点放在公式的应用而不是公式的推导上。 把学习的重点放在公式的应用而不是公式的推导上。 3. 着重掌握各物理量的基本概念和公式中物理量的含义。 着重掌握各物理量的基本概念和公式中物理量的含义。 4. 注意利用“三传”的类似性来获得举一反三的效果。 注意利用“三传”的类似性来获得举一反三的效果。 5. 课前要认真预习。 课前要认真预习。 6. 课上要仔细听讲，学会做笔记。 课上要仔细听讲，学会做笔记。 7. 课下要独立完成作业。 课下要独立完成作业。 独立完成作业
其中， 称为动量扩散系数， 其中，ν称为动量扩散系数，也称为运动粘度
µ Pa ⋅ s N ⋅ m −2 ⋅ s kg ⋅ m ⋅ s −2 ⋅ m −2 ⋅ s [ν ] = = = = = m 2 ⋅ s −1 −3 kg ⋅ m − 3 kg ⋅ m − 3 ρ kg ⋅ m
传递现象导论.ppt
常压下气体混合物的粘度，可用下式计算
m
yi i Mi0.5
yi Mi0.5
说明：不同流体的粘度差别很大。例如：
在压强为101.325kPa、温度为20℃的条件下，空气、水和
甘油的动力粘度和运动粘度分别为：
空气 η ＝17.9×10-6 Pa·s， ν ＝14.8×10-6 m2/s
水 η ＝1.01×10-3 Pa·s， ν ＝1.01×10-6 m2/s
24
非牛顿流体
Ⅰ 假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。
常见的高分子溶液或溶体属于假塑性流体。
Ⅱ 胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。
淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。
Ⅲ 宾汉塑性流体：存在一个屈服应力τ0，当应力低于τ0 时，流体 不流动；当应力高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。
m
Pa
s
12:49
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τ也称为动量通量？ 通量的定义?
τ的单位：
Pa
N m2
kg m s2 m2
kg m s1 m2 s
[m][u] [ A] [t ]
d u 为速度梯度，表示垂直于流动方向 d y 上流体速度的变化率。
“－”表示剪应力的方向与速度的方向相反，或表示动量通量的方 向与速度梯度的方向相反，即动量总是沿着速度降低的方向传递的。
本决 简单 课的
程问
烧开水
射程
可题
以实 复杂 解例
12:49
天气预报
核爆炸模拟 7
五、本课程的特点
1. 与物理和数学关系密切，对物理和数学的基础知识要求 比较高，尤其是数学知识。
传递现象导论第二版课程设计
传递现象导论第二版课程设计一、课程简介传递现象导论是一门探究信息传递过程的学科，具有广泛的应用领域。
本课程旨在引导学生了解信息传递的过程、原理和应用，同时强调数学方法在这一领域的作用。
通过课程学习，学生将能够运用所学知识解决实际问题。
二、教学目标1.学习信息传递的基本概念和过程2.学习数学方法在信息传递领域的应用3.了解信息传递在实际应用中的重要性和意义4.能够运用所学知识解决实际问题三、教学内容第一章：信息的概念和表示1.1 信息的基本概念和种类 1.2 信息的表示方法 1.3 信息的传递过程第二章：信源和信道2.1 信源和信源编码 2.2 信道和信道编码 2.3 噪声和信噪比第三章：信息传输速率3.1 信息传输速率定义 3.2 香农定理 3.3 能量谱密度第四章：调制和多路复用4.1 基本信号的调制 4.2 FM和PM调制 4.3 调幅和调频多路复用第五章：数字通信5.1 数字信号的生成和表示 5.2 采样和量化 5.3 基带信号的编码和调制四、教学方法本课程采用理论教学和案例分析相结合的教学方法。
教师将以PPT为主要教学工具向学生讲授课程内容，同时将结合实例分析让学生更好地理解和掌握所学知识。
课后将有相关习题作业和讨论，以检验学生对知识点的理解和掌握情况。
五、教学评估教学评估将从课堂表现、习题作业、小组讨论和期末考试等方面进行。
其中，期末考试占总评成绩的50%，习题作业和小组讨论各占25%。
学生需要在期末考试中达到60分以上才能获得课程学分。
六、参考书目1.王飞. 《传递现象导论》. 清华大学出版社, 2017.2.陈刚, 周伟华. 《通信原理》. 电子工业出版社, 2018.3.高峰. 《数字通信》. 机械工业出版社, 2019.。
传递现象知识点总结图
传递现象知识点总结图一、现象的概念和特点现象是指在客观世界中出现的各种事物的状态、现象。
它包括直接感受的现象和间接推论的现象两种。
在认识实践活动中，我们总是通过观察一切事物的表面现象来认识它，由表面现象反映其内在规律。
因此，现象是受一定规律支配的。
二、现象的分类1.自然现象。
自然现象是自然界中独立存在的、以自己特有的规律和方式发生的现象。
如生长、运动、变化等。
宇宙的形成、生物的进化、地学现象等都属于此类。
自然现象是科学研究的基础和对象。
2.社会现象。
社会现象是指人们在社会生活中所表现出来的一切事物的状态和现象。
社会现象与自然现象相比，有其特有的规律和方式。
如社会生产、社会关系、社会发展等。
社会现象是人们所关心的重要对象。
三、现象与本质1.现象与本质的关系现象是客观存在的事物的动态形态。
本质则是事物的内在属性与规律。
现象与本质是密不可分的，现象是本质的表现。
2.认识现象和本质的方法（1）、感观直觉。
通过感观反映直接感受到的现象。
（2）、感性知觉。
在感观直觉基础上，运用感性认知阶段的认识能力对现象进行比较和分析。
（3）、理性认识。
在感性认识的基础上，通过思维、判断、推理等能力对现象与本质进行深入探索。
（4）、实践检验。
通过实践活动的检验，验证认识结果的正确性，发现现象背后的本质规律。
四、现象的相对性1.现象的相对性概念现象是相对的，它具有时空特性，即现象不是孤立的，而是相对于特定条件的。
同样的现象在不同的条件下会呈现出不同的特点。
2.现象的相对特性（1）、时空相对性。
同一现象在不同时空条件下会有不同表现。
（2）、主客体关系相对性。
现象既是主体的感知，又是客体的存在。
（3）、现象的内外关系相对性。
现象是事物的外在表现，本质是事物的内在本质。
（4）、单一与综合相对性。
现象是事物存在的片面性表现，本质则是事物的全面规律。
3.现象的认识实践要正确理解现象的相对性，就要求我们注意正确认识现象的多方面条件，坚持全面、多方面、相对的方法，正确认识现象的分析判断和总体判断的相对性，同时还要注重在实践中，不断检验和实践中制证。
传递现象知识点总结初中
传递现象知识点总结初中一、现象的概念现象是指在社会生活和自然界中出现的各种事物、现象和规律。
它是物质运动和变化的反映，是客观存在的。
人类认识和改造世界的出发点都是从现象入手。
二、现象的分类1. 按照产生原因的不同，现象可以分为自然现象和社会现象。
2. 按照现象的性质，现象可以分为客观现象和主观现象。
3. 按照现象的时间跨度，现象可以分为短期现象和长期现象。
三、现象的本质和表象1. 现象的本质是指事物的真正内在内容，是事物存在和发展的基础。
它是事物存在的根源和基础，而且一般是通过一定的外在表象来表现出来。
2. 现象的表象是外部的形态、外在的现象。
表象可以看到、摸到、感觉到，但表象背后的本质是看不到、摸不到、感觉不到的。
四、现象和本质的关系现象和本质是相互联系的，它们之间既有共性又有特殊性。
在认识事物的过程中，要善于从表象上把握事物的本质，通过现象认识本质，加深对事物内在规律的理解。
五、现象和规律的关系现象是客观规律的表现，规律是现象的本质。
认识现象的本质就是认识客观规律，而针对规律就可以通过实践来调整现象。
现象和规律相互制约、相互依存，是事物发展和存在的必然。
六、观察现象的重要性对现象进行观察是认识和探究世界的基础。
在观察现象的过程中，要注重全面、系统和多角度的观察，提高观察现象的能力和水平，从而深入理解事物的本质和规律。
七、现象知识点总结1. 现象的概念。
现象是指在社会生活和自然界中出现的各种事物、现象和规律。
2. 现象的分类。
根据产生原因、性质和时间跨度的不同可以对现象进行分类。
3. 现象的本质和表象。
现象的本质是指事物的真正内在内容，而表象是外部的现象。
4. 现象和本质的关系。
现象和本质是相互联系的，要从表象上把握事物的本质，加深对事物内在规律的理解。
5. 现象和规律的关系。
现象是客观规律的表现，规律是现象的本质。
6. 观察现象的重要性。
对现象进行观察是认识和探究世界的基础，要注重全面、系统和多角度的观察。
传递过程导论-20198
质量通量 扩散系数 质量浓度
m
q J2 y s k d d T y C k Pdd C y P T ma 2 /sd d C y P T m J
3
热量通量
导温系数 热量浓度
y x d d u y x d d y u x d d y u x
忽略高阶小量，得
dJAr 2JAr
dr
r
积分
J Ar
C1 r2
代费克定律
JAr
DAB
dCA dr
得
DAB
dCA dr
C1 r2
再积分
CA
C1 r
C2
边界条件 rrrr00,,
CA CA0 CA CAW
（CA0、CAW 恒定）
薄膜内浓度分布
CA CA0
解： 1.48 查误差函数表得 erf0.9633
氧浓度为 C A4.0110-5k m ol/m 3
例1-7 缓释药片的扩散速率
在药粒外包覆一层薄膜, 药物以分子扩散方式通过薄膜, 实现缓释作用。
CAddCrArr0 JAr MA
根据质量守恒原理
4r 2 J A r 4r d r 2 J A r d J A r
负号表明热量由高温传向低温。
例1-3 玻璃窗散热
平壁玻璃内的温度分布
T T0 x
T1 T0
通过平壁玻璃的导热速率
Qx qxAkAddTx T0T1
kA
对多层串联复合平壁
T0
T1
Q
1
k1A
T1
生活中的传递现象八篇演示教学
生活中的传递现象八篇演示教学生活中的传递现象八篇生活中的传递现象1——棉被保温的思考这个学期来学校之后，由于我的床位对着空调，所以晚上开空调时都需要裹着被子，但仍会感到冷。
考虑到之前第一年军训的时候，几乎相同的温度与空调等环境条件下，晚上盖着被子并没有感受到冷的感觉，我觉得可能是被子的保暖效果在使用了两年后有下降。
于是，趁着小学期做高化实验的一天，我将被子洗好并在一楼的阳台外于大太阳中晾晒了足足一天。
晚上回来后发现被子明显蓬松，体积扩大，拍打之后更加明显。
当天晚上盖上被子之后发现保暖效果明显提升！经过查询资料发现，这可能使由于棉被经过晾晒以后，棉花的空隙里进入了更多的空气。
而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，而空气的导热系数较小，因此具有良好的保温性能，而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。
因此得到结论，要保持棉被的良好的保温性能，需要定期晾晒与拍打。
生活中的传递现象2——双层玻璃隔热北方城镇的很多建筑物的窗户是双层的，即窗户上装两层玻璃且中间留有一定空隙，两层厚度为d的玻璃夹着一层厚度为l的空气，根据常识这样做是为了保暖，减少室内向室外的热量流失，下面建立一个模型来描述热量通过窗户的传导（即流失）过程，并将双层玻璃窗与用同样多材料做成的单层玻璃窗（玻璃厚度为2d）的热量传导进行对比，对双层玻璃窗能够减少多少热量损失给出定量分析。
假设（l）热量的传播过程只有传导，没有对流：（2）室内温度T1和室外温度T2保持不变，热传导过程是稳态传热；（3）玻璃材料均匀，热传导系数是常数；在上述假设下的热传导为平壁传热，所以遵守傅立叶基本定律。
厚度为d的均匀介质，两侧温度差为△t，则单位时间由温度高的一侧向温度低的一侧通过单位面积的热量为q则q=a△t/d，其中a为热传导系数，即双层窗内层玻璃的外层温度是Ta，外层玻璃的内层温度是Tb，玻璃的热传导系数为a1，空气的热传导系数为a2，单位时间单位面积的热流密度为：q1=a1(T1-Ta)/d=a2(Ta-1Tb)/l=a1(Tb-T2)/d消去Ta、Tb可得：q1=a1(T1-Ta)/d(s+2)，s=ha1/a2，h=1/d对于厚度为2d的单层玻璃窗，其热量传导为：q2=a1(T1-T2)/2d二者之比为：q1:q2=2:s+2显然q1在分析双层玻璃窗比单层玻璃窗可减少多少热量损失时。
第一章 传递现象基础
第2章 传递导论-34
16
（2）控制体 （control volume）
定义：确定不变的空间区域。如教室，教学楼，校园……
控制体（C.V.）是由称为控制面（C.S.）的封闭边
界面围成的空间区域。
在传递过程中，控制体是指流体在运动过程中所通过
的一个空间区域。
因此研究传递问题有系统法和控制体法两种方法。
数学上的一个点，这些点组成了连续的物质流。
微观上无限大，微观尺寸充分大：微团是由许许多
多的分子所构成的无穷大的物质集合。
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因此我们可以定性的
说，微团既不能太大、 也不能太少，微团尺寸 对微团是很重要的，多 大合适？ 以微团密度为例，研究微团体积对微团的影响。
空间位置、时间之间存在一一对应的关系。 以速度场为例，空间点A的速度的数学表达式为：
u A u ( x, y, z, t )
空间位置 时间
称为非定常场（暂态场） 非定常温度场的表达式？
非定常场的定义：过程中物理量随空间和时间变
化，数学表达式如上式所示。
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在此基础上认为：流体是由无穷多个、无
穷小的、紧密毗邻的、连绵不断的流体微 团组成的连续介质。
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这就是所谓的连续介质假定：流体是连续的，流
体的物理量是空间的连续函数。 流体的最小构成单元？
该假定的好处：将各种物理量看做是连续函数，
避免了流体分子无规则热运动的复杂性（？）， 可以利用各种数学工具来处理传递问题。
（图中虚线），在过程中没有物质交换（质量不 变）。 图b 是流体流动过程的研究，使得识别一个特殊 的系统成为十分困难的事。 因此选一个固定空间（区域）则较为方便，故选 控制体法。其控制面为：喷嘴内侧，如图b中虚线。
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令 F du
A
dy
τ为单位面积上的内摩擦力，即摩擦剪应力，单位为Pa， 因τ 的方向与推力F 的方向相反，因此前面带“－”号
引入比例系数μ，上式变为
du
dy
比例系数μ称为流体的动力粘度，简称粘度，单位Pa·s
[]
d
u /d
y
m
Pa s1 /
07:15
1
二、课程的发展历程
20世纪20年代以前 20年代－60年代
工艺过程 单元操作
60年代以后
传递现象
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2
三、课程的研究的目的与意义
研究目的：
1. 了解各类传递过程的机理，寻找提高传递过程的速率提供 方法；
2. 建立传递过程的数学模型，为设备的改进和生产过程的控 制提供依据。
研究意义：
传递过程就是研究传递现象的发生机理及其传递规律的一门 课程，这门课程通过研究动量传递、热量传递和质量传递发生的 速率与传递推动力(速度梯度、温度梯度、浓度梯度或化学位梯 度)之间的关系探索各种传递现象的内在规律，并由此确定各个 强度性质的物理量(速度、温度和浓度)随时间和空间的变化关系。
传递现象发生的原因是物系内部存在温度差、速度差、浓度差， 即物系内部存在某种强度性质物理量的不均匀性。这种不均匀性 导致了物系处于一种热力学不平衡状态。根据热力学第二定律， 任何一个孤立体系都有自发朝平衡状态发生变化的趋势，使体系 的物质和能量分布达到均一化，即自发地向熵增大的方向变化。 由此可见，传递现象发生的本质原因是受热力学第二定律的支配， 体系存在着自发向平衡状态发生变化的趋势。
对于学生的个人来讲，学好这门课的意义在于：
1. 这门课程是工科类考研专业课之一； 2. 学好这门课还是完成本专业培养方案的需要； 3. 学好这门课有助于争取更高的奖学金； 4. 学好这门课也是找个好工作的需要； 5. 学好这门课可能会使今后的日常工作得心应手。
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4
五、本课程在化学工程课程体系中的地位和作用
一、分子传递的机理 1、分子动量传递的机理
是分子动量交换的结果
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2、分子热量传递的机理
（1）气体导热的机理 （2）液体导热的机理 （3）固体导热的机理
A、导体 B、非导体
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2、分子传热机理 （1）气体导热的机理：
分子不规则热运动时相互碰撞的结果。 （2）固体导热的机理
A、导体：自由电子运动。 B、非导体：晶格的振动。
研究动量、热量和质量传递的机理和传递规律，不但可以为
化工过程提供数学模型，还可以从理论上计算传递过程的速
率。这对于化工过程和设备的开发、设计和优化起着非常重
要的作用。另一方面，从过程发生的速率角度对动量、热量
和质量传递现象进行综合分析，还可以发现三类传递现象之
间的类似性和本质上的一致性。
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3
本决 简单 课的
程问
烧开水
射程
可题
以实 复杂 解例
07:15
天气预报
核爆炸模拟 6
五、本课程的特点
1. 与物理和数学关系密切，对物理和数学的基础知识要求 比较高，尤其是数学知识。
2. 理论性强，概念比较抽象，引入的简化假设比较多。 3. 实践性强，与工业生产和日常生活息息相关。 4. 系统性强，各章节的内容相互联系形成了一个有机整体。 5. 三种传递之间的类似性强。 6. 公式多且公式非常复杂。
（3）液体导热的机理：很复杂。
07:ห้องสมุดไป่ตู้5
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气体导热
氢(黄色)与氧(蓝色)，当温度
升高，分子运动速度增加。
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导体导热
导电固体有相当多的自由电子在晶格之间
像气体分子那样运动。自由电子的运动在
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导热中起着主要作用。
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非导体导热
非导电固体：导热通过晶格结构的振动，即 原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现。
m
Pa
s
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τ也称为动量通量？ 通量的定义?
τ的单位：
N kg m s2 kg m s1 [m][u]
Pa m2
m2
m2 s
[ A][t]
d u 为速度梯度，表示垂直于流动方向 d y 上流体速度的变化率。
“－”表示剪应力的方向与速度的方向相反，或表示动量通量的方 向与速度梯度的方向相反，即动量总是沿着速度降低的方向传递的。
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七、本课程的研究方法
1. 理论分析方法
确定简化的物理模型
建立数学模型
数学求解
2. 实验研究方法
采用因次分析的方法，根据π 定理，利用无因次准数 来描述相关变量之间的关系。
3. 数值计算方法
4. 类比法
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第二节 传递现象的物理机理及其数学描述
传递现象的分类：分子传递和湍流(涡流)传递 1. 什么是分子传递？ 2. 什么是湍流传递？
化学工程专业课程体系
反应 工程
化工 原理
化学反应动力学
传递过程原理
数学
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物理
化学
计算科学
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六、本课程的应用领域
由于传递现象无处不在，因此本课程不仅在工程领域，而 且在日常生活领域也有着广泛的应用。
1. 动量传递： 在日常生活中； 在工业生产中； 2. 热量传递： 在日常生活中； 在工业生产中； 3. 质量传递： 在日常生活中； 在工业生产中；
总之一句话，这门课程既有用，又很难！
07:15
7
六、本课程的学习方法
1. 与其它相关课程结合起来学习，以收到触类旁通的效果。 2. 把学习的重点放在公式的应用而不是公式的推导上。 3. 着重掌握各物理量的基本概念和公式中物理量的含义。 4. 注意利用“三传”的类似性来获得举一反三的效果。 5. 课前要认真预习。 6. 课上要仔细听讲，学会做笔记。 7. 课下要独立完成作业。
如果令
那么
d u d(u) d(u)
dy dy
dy
其中，ν称为动量扩散系数，也称为运动粘度
[ ]
Pa s kg m3
N m2 s kg m3
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3、分子质量传递的机理 是由热力学第二定律决定的
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二、分子传递的数学描述 （一）分子动量传递的数学描述 ——牛顿粘性定律
速度梯度：速度沿距离的变化率。du dy
u F
dy Y
du y
0
x u=0
平板间的流体剪应力与速度梯度
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实测发现： F A du
dy