中国矿业大学热质交换原理与设备第2章_热质交换过程总结

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传质的基本方式 分子扩散传质
基 本 方 式
机理：分子微观热运动引起，类似于导热 存在场所：流体静止或层流、固体中 注意：分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或
压力梯度而产生，或其它外界动力，如电场、 磁场等。
索瑞特效应和杜弗尔效应
对流传质
紊流扩散（对流扩散）
机理：依靠宏观流体微团的不规则混掺运动
j A DAB d A dy
J A DAB dcA dy
斐克定律的其他表达形式
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扩散系数
扩散系数是物质的物性之一，表示物质 扩散能力的大小，与扩散物质和扩散介 质的种类及其状态有关。（温度、压力）
一般实验确定，也可用经验公式计算
二元 混合 物
DAB DBA
D~ p T
1 3/ 2
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分析
1、这是一个什么问题？
2、能否用准则关联式求解？
3、如不能用准则关联式求解，如何解？
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解：1、柯尔本J因子类比律求hm：
St. Pr J H St m .Sc J D
2、运用薄膜理论求薄膜厚度， 然后 用斯蒂芬定律求解
hm D AB P PBm
2 3
2 3
3、运用对流传质通量方程求解
第一、二章
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基本概 念
两类 基本 问题 传质
基本方式 及机理
三传 类比
热质传递 同时发生
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基本概念
传质的概念度、六种通量及关系
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两类基本问题
1、着眼于传质通量的大小及其控制问 题 2、着眼于浓度分布及其控制问题 专业应用： 暖通空调、制冷、空气污染控制、热质 交换设备的设计、选型与开发等
确定对流传质系数是求解对流传质问题的关键
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对流传质的数学描述
通用传质微分方程
D A A div (u ) DAB 2 A rA D
各种条件下的简化形式
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对流传质的模型理论
薄膜理论 （film theroy，Nernst（1904）， Whiteman（1923） ） 渗透模型 （penetration theory ,Higbie,1935) 表面更新理论（Surface Renewal Theory） （Danckwerts，1951）
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传热传质同时发生的传递过程
1、传质对对流换热量的影响 传质阿克曼修正系数的意义 由于传质速率的大小和方向影响了壁面上 的温度梯度，从而影响了壁面的传热量 2、传质对总传热量的影响（会求qt ) 传质方向对总换热量的影响 传质冷却
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例题 试估计液氨蒸发进入25℃和1atm的空气的 气流传质系数及传质通量 已知：空气的对流换热系数为56w/㎡.℃, 氨液-空气的界面上氨的蒸汽分压力为 0.05atm，对于被稀释的空气，基本主流是 空气，物性参数取空气在25℃和1atm的状 态参数，氨在空气中的扩散系数 D=2.8×10-5㎡/s。
“理气” 8
组分实际传质通量的计算
实际传质通量=分子扩散通量+主体流动通量
mA DAB
N A DAB
d A A (mA mB ) dy
dcA xA ( N A N B ) dy
理想气体混 合物浓度计 算，分离变 量积分
dcA JA dy
两种 扩散 形式
N A NB NB 0
N A DAB
Dc dcA NA c c A dy
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对流传质通量方程 N A hm (cAs t A )
对流传质系数 定义及求解
准则关联式
对流传 质模型
对流传质
边界层理论
对流传质的 数学描述
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对流传质系数
是各种影响因素的综合（流动状态、流体物 性、壁面的几何形状和粗糙度、边界条件、 初始条件等）
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类比律
雷诺类似律、普朗特类似律、卡门类似 律、柯尔本类似律
h hm Le( 2 / 3) Cp
2 / 3 hmd 1 Le h cp
对空气-水系统： Le
湿球温度理论 i=iwb
1
h hmd
cp
刘伊斯（Lewis） 关系式
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三传类比
1、分子传递现象的类比
2、对流传质的类比律
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气体中的扩散传质
液体中的扩散传质
与固体内部结构无关的稳态扩散
斐 克 定 律
固体 中的 扩散 传质
斐克型扩散 与固体内部结构 有关的多孔固 体中稳态扩散 克努森扩散
过渡区扩散
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斐克第一定律（1855） 条件：浓度场不随时间变化（稳态）、无整 体流动，只限于浓度梯度驱动势引起的传 质。 定律的描述：在相对坐标系中，组分A 的扩散通 量同它的浓度梯度成正比。