对气体内的输运过程的研究
关于气体内的迁移现象
“气体内的迁移现象”专题报告一般我们所讨论的都是平衡态的系统，实际上系统常常处于非平衡状态，也就是说，系统各部分的宏观物理性质如温度、密度或流速不均匀。
在不受外界干预时，系统总要从非平衡状态自发地向平衡态过渡，这种过度称为迁移现象。
下面我将讨论三种迁移现象：粘滞现象、热传导现象和扩散现象。
一、粘滞现象气体在流动过程中，由于各部分的流速不同，而产生的内摩擦力，叫粘滞力，这种现象就成为粘滞现象。
人们把流体地内摩擦也称作粘滞性。
流动气体的粘滞性来源于分子走向运动动量的输运.物理学上用粘滞系数h（单位为泊）来表示流体粘滞性的大小，又称“内摩擦系数”。
不同流体的粘滞系数的差异很大，气体的粘滞系数随温度升高而增大。
粘滞系数是当相邻两流层产生相对运动时所显示出来的内部摩擦。
根据牛顿定律,欲维持一层流体对另一层流体作相对运动所需的力,与速度梯度及接触面的大小成正比,即τ=μAdu/dn。
式中τ=维持流体流动所需的力，A=接触面。
二、热传导现象热传导是物体各部分无相对位移，仅依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而使热量从高温部分向低温部分传递的现象。
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象，其在固体、液体和气体中均可发生。
热传导在流动情况下往往与对流同时发生。
热传导实质是由大量物质的分子热运动互相撞击，而使能量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程。
依靠物质的分子、原子或电子的运动（包括移动和振动），使热量从物体的高温部位向低温部位传递的过程，是热量传递的三种基本方式之一。
一切物体，不论其内部有无质点间的相对运动，只要存在温度差，就有热传导。
当物体内的温度分布只依赖于一个空间坐标，而且温度分布不随时间而变时，热量只沿温度降低的一个方向传递，这称为一维定态热传导。
在最一般的热传导中，温度随时间和三个空间坐标而变化，且伴有热量产生（如反应热）。
这时的热传导称为三维非定态热传导。
三、扩散现象扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象，速率与物质的浓度梯度成正比。
化学气相沉积中输运现象的研究
学 出版社，１ ７ ． ９７
［】Ｔ Ｅ Ｔ Ｔ Ａ Ｐ ３ Ｅ Ｒ Ｓ Ｒ ，ＹＯ Ａ Ｖ ＮＯＶ Ｃ Ｍ． ａ ｔ ａ Ｍｏ ｅｎ Ｉ Ｈ Ｍ Ａｎｌ ｉ ｌ ｄ ｌ ｇ ｙｃ ｉ
ｏ Ｎａ ｒｌ ｏ ｖｃｉ ｏ ｚｎａ Ａ ｎ ｌ Ｒ ． Ａ ａ ｅ， ｆ ｔ ａＣ ｎ ｅｔ ｎｉ Ｈ ｒ ｏ ｔｌ ｎ ｕｉ【 】 ＡＩ Ａ Ｐｐ ｒ ｕ ｏ ｎ ｉ
中图分类号 ：Ｔ ２ ．１ Ｑ０２１ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ －６９２ ０）６０ ２ ．５ ０ ２１３ （０ ８０．０２０
Ｔｈ ｓ ａ ｃ ｆ ａ ｓ ｏ ｔＰ ｅ ｏ ｎ ｅＲｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎ ｐ ｒ ｈ ｎ ｍｅ ａｉ ＣＶＤ Ｔｒ ｎ
ＷＡ ＮＧ Ｏ ｂ ｎ ＧＵ ． ｉ
ｔｐｃ ｌ ｙ ｉａ ＣＶＤ ａ ｔｒ ｆ ｏ ｚ ｎ ｌ ｄｖ ｒｉａ． Ｔ ｅｒｃｒｕａｉｎ ｗｈｃ ｆｕ ｎ ｅ ｙｔｅｓ ａ ｅｏ ｒａ ｔｒ ｔｍｐ ｒｔｒ ｆ Ｕ ｖ ｌｃｔ ｒ ｃｏ ｓ ｈ ｒ ｏ ｔ ｅｔｃ １ ｈ ｉｃ ｌｔ ， ｅ ｏ ｉ ａａ ｎ ｅ ｏ ｉｈｉ ｉｌ ｅ ｃ ｄｂ ｐ ｆ ｅ ｃｏ， ｅ ｅａｕｅｏ ｗａ ， ｅｏ ｉ ｓｎ ｈ ｈ ｙ
气体分子平均自由程
子间的引力，但考虑了分子斥力起作用时两个分子质心间的距离，即考虑了 分子的体积，而不象理想气体，忽略了分子本身的大小。
4
自由程 ： 分子两次相邻碰撞之间自由通过 的路程 .
5
气体分子平均自由程（mean free path） 平均自由程λ 为分子在连续两次碰撞之间所自 由走过的路程的平均值。
dN K exp( Kx)dx N0
18
由分子自由程的概率分布可求平均自由程 dN K exp( Kx)dx N0
1 K exp( Kx) xdx K 0
dN Kdx N
N Kdx Ln N
0 0
x
N N 0 exp( Kx )
17
N N 0 exp( Kx )
表示从 x =0 处射出了刚被碰撞过的N0个分子，它们 行进到 x 处所残存的分子数 N 按指数衰减。 对上式之右式两边微分，得到
既然（-dN ）表示 N0 个分子中自由程为 x 到x + dx 的平均分子数，则（-dN /N0 ）是分子的自由程在 x 到 x + dx范围内的概率。这就是分子自由程的概率分布。 即分子按自由程分布的规律。
Z 2 π d vn
2
v 1 2 z 2π d n
当气体较稀薄时
p nkT
1 T 一定时 p
kT 2π d 2 p
p 一定时
T
11
例 计算空气分子在标准状态下的平均自由程 10 和碰撞频率。取分子的有效直径 d 3.5 10 m 已知空气的平均相对分子量为29。 解： 标准状态下
热力学-4.气体内的输运过程
. 输运系数的数量级 若已知气体分子的质量、有效直径(或碰撞
截面σ), 可以计算出在不同压强和温度条件下的 输运系数。
300K时N2的η =4.2×10-5Pa·s(实验:1.78×10-5Pa·s) 273K时Ar的κ =1.47×10-2W·m-1·K-1
(实验值1.67×10-2W·m-1·K-1)。
dz z0
D为扩散系数；(单位是米2/秒)
气体在非平衡态下的三种典型变化过程:
粘滞现象
——动量的传递
传热
——热量的传递
扩散
——质量的传递
三种输运现象宏观规律共同宏观特征:
它们都是由气体中的某一性质的不均匀分 布而引起的；
为了定量描述这不均匀性，分别采用了定 向流动的速率梯度、温度梯度和密度梯度；
第四章 气体内的输运过程
问题的提出
v 1.6 RT 470 m / s
讲台处的某类气体分子约需多长时间能 运动到你处？
t ~ 0.1秒 ??
矛盾
气体分子热运动平均速率高， 但气体扩散过程进行得相当慢。
设想下课后大家闭着眼睛往外走的情形…
分子速率虽高，但分子在运动中还要和 大量的分子碰撞。
2.69 10 25 m 3
(2)v 1.60 RT /
1.60 8.31 273 / 29 103 448 m s1
(3)Z 2 d 2 nv
1.41 3.14 (3.510 10 )2 2.69 10 25 448 6.54 10 9 s1
)
z0
dS
1 nmv
3
df
(
du dz
)
z0
化学气相输运原理
化学气相输运原理一、引言化学气相输运原理是化学工程领域中一个重要的概念。
它描述了气体在不同条件下的输运行为，对于理解和优化气体传输过程具有重要意义。
本文将介绍化学气相输运原理的基本概念、相关理论和应用。
二、气相输运的基本概念气相输运是指气体在不同条件下的传输过程。
在化学工程中，气体的输运通常包括质量传输和能量传输两个方面。
质量传输是指气体分子之间的质量传递，包括扩散、对流和反应等过程。
能量传输则是指气体分子之间的能量传递，包括传导、对流和辐射等过程。
三、气相扩散过程气相扩散是气体分子由高浓度区域向低浓度区域传输的过程。
它是气相输运中最常见的一种方式。
气体分子在运动中不断碰撞，并通过碰撞传递动量和能量。
在高浓度区域，气体分子的碰撞频率较高，扩散速度较快；而在低浓度区域，碰撞频率较低，扩散速度较慢。
根据菲克定律，气体的扩散速率与浓度梯度成正比。
四、气相对流过程气相对流是指气体通过流体力学作用从一个地方向另一个地方传输的过程。
相比于扩散，对流可以更快地传输气体，并且对输运距离和速度的控制更加灵活。
在化学工程中，常常利用气体的对流来实现气体的输送和混合。
对流过程受到流体速度、密度、黏度等因素的影响，可以通过流体力学的理论和实验来描述和预测。
五、气相反应过程气相反应是指气体分子之间发生化学反应的过程。
在气相反应中，反应速率通常由反应物的浓度和温度等因素决定。
气体分子在反应中通过碰撞来传递能量和动量，从而使反应发生。
化学工程师可以通过控制反应条件和反应器设计来优化气相反应过程。
六、应用案例化学气相输运原理在许多工业领域中具有重要的应用价值。
例如，在化工生产中，通过控制气体的扩散和对流过程，可以实现气体分离、吸附和催化反应等。
同时，气相输运原理也在环境保护和能源领域中发挥重要作用。
例如，在大气污染控制中，通过气体的扩散和对流过程来实现污染物的传输和稀释。
在能源领域，气相输运原理被广泛应用于天然气的输送和储存。
气体的输运现象知识分享
我们在前面所讨论的都是气体在平衡状态下的 性质.实际上,系统各部分的物理性质，如流速、温 度或密度不均匀时，系统处于非平衡态。
处于非平衡态系统, 由于气体分子不断地相互 碰撞和相互掺和，分子之间将经常交换质量、动量 和能量，分子速度的大小和方向也不断地改变，最 后气体内各部分的物理性质将趋向均匀，气体状态 趋于平衡. 这种现象叫气体的输运现象。
则不同流层之间有黏性力。
dy
实验证明：不同流层之间（CD面处）黏滞力与
流速梯度成正比，与CD面积成正比，
F du S
dy
比例系数称为动力黏度（或黏度），±表示黏性
力成对出现，满足牛顿第三定律。
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C
M
测定 实验
B
A，B 为两筒，C 为悬丝，
M为镜面；A保持恒定转速，B会
跟着转一定角度，大小可通过M A 来测定，从而知道黏性力大小，
流速梯度及面积可测定，故黏度
可测。
测定 实验
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二、热传导现象
如果气体内各部分的温度不同，从温度较高
处向温度较低处，将有热量的传递，这一现象就 叫热传导现象。
S T1 T2
T1
T2
x
x
设沿 x 方向温度梯度最大量与该 处的温度梯度成正比，与该面的面积成正比，即
介绍三种输运现象的基本规律：
黏滞现象 热传导现象 扩散现象
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一、 黏滞现象
流动中的气体 ,如果各气层的流速不相等,那么 相邻的两个气层之间的接触面上,形成一对阻碍两气 层相对运动的等值而反向的摩擦力,这种摩擦力叫黏 性力。气体的这种性质,叫黏性。
气相传输法
气相传输法气相传输法，也称为气相输运，是指在气态状态下，通过扩散、对流等方式将物质从一个地方运输到另一个地方的过程。
该方法常常用于工业生产中的气体输送、净化等领域。
以下是气相传输法的详细介绍。
气相传输法的基本原理是分子在气态状态下运动状态的一种表现。
气体分子在运动中会以一定的速度撞击容器壁；在容器内部，它们会经历连续地碰撞，吸收电磁波等其他过程，从而使气体分子的速度和能量分布发生变化。
根据气体的物理特性，气体分子的平均自由程是相对较长的，因此气态下的物质也存在间接碰撞的现象。
1. 传输效率高气体在自然状态下的运动较为活跃，其分子间间距较大，因此在气态下，物质的传输效率相对较高。
与液态传输相比，需要更少的能量和气源来实现相同的物质输送量。
2. 运载范围广气态下的物质传输可以通过气流进行扩散运动，因此在管道中的物质可以随着气体的传输逐渐扩散，达到很远的距离。
3. 环保节能相应的，气相传输方式所产生的排放物相对较少，对空气污染较小。
同时，气相传输所消耗的能量也比较少，对于能源消耗的优化也具有积极的作用。
气相传输法在实际生产中的应用1. 工业气体输送气态下的物质具有较高的传输效率，较好的扩散能力和广泛的运载范围，因此广泛用于工业气体输送领域。
工业生产中可以使用气相传输的方式将载有各种工业气体的管道输送到写有的区域，并加以处理和利用。
2. 空气净化气相传输法也可以用于清洗和净化气体中的污染物，例如过滤、去除尘埃、烟气、气味、有毒气体等等。
3. 实验室中的物质分析气相分析法在分析化学领域中非常常见。
在这些分析方法中，会将物质或样品加热后转移到气态状态，并在密集膜中进行化学反应或分离。
通过这种方式可以对不同的物质进行分析、检测和鉴定。
在某些领域中，例如环境科学研究、地质勘探和医药研究等领域，需要通过稳定输送的方式来传输气体，例如空气、氮气、氧气等等。
此时，气相传输可以通过控制管道压力、控制封闭度等途径来实现对气体的稳定输送。
MOCVD气源输运技术研究
从式（ １ ） ～式 （ ３ ） 可知， 在 ＭＯ 源 温 度 和 Ｐ Ｃ压 力 值不 变 的条 件 下 ， 可 以通 过 调 节各 个 ＭＦ Ｃ 的 流
量值 ， 来 调 节通 人反 应腔 体 的 ＭＯ 源摩 尔流 量 。
阀 门
醑 申 幸
图 ２ 标 准 ＭＯ 源 管 路 图 ３ 单 稀 释 Ｍ Ｏ 图 ４ 双 稀 释 ＭＯ 源 管 路 源 管 路
图 ５ 吹 扫 模 式
在吹 扫 模式 下 ， ＭＯ 源供 应 管 路 被切 至 ＶＥ ＮＴ
管路上， 气 体 不 经 反 应 腔 体 直 接 进 入 尾 气 系统 ， 因
此， 在 吹扫 模式 下 的死 区问题 ， 不 会对工 艺 生长产 生 影 响 。而 在工 艺 生长 模 式 下 ， Ｍｏ 源 供 应 管 路 被 切 至Ｒ ＵＮ管 路上 ， 此 时死 区 内的 载气 扩 散 出来 ， 会 直 接影 响到 源气 中 Ｍｏ源 的摩 尔浓 度 ， 使 ＭＯ 源 的摩 尔流 量实 际值 小于 式 （ １ ） 的计 算值 。因此 ， 在管路 设 计上 应尽 可 能减少 工 艺生长模 式 下 的死 区大小 。 将 常开 阀尽 量靠 近 管 路 汇合 点 ， 能有 效 地减 少 管路 死 区的体 积 ， 然而， 受 到 阀门结 构 的 限制 ， 此 方
《 机械 与电子） ） ２ ０ １ ４ （ ３ ）
模 式 下 的死 区仍然 存 在 ， 而工 艺 生 长 模 式 下 已不 存 在 死 区 。此 管 路设 计 方 案 ， 充 分 利 用 了三孔 口隔膜 阀 的内部 流道 特点 ， 巧 妙地 消 除 了工 艺 生 长模 式 下 的死 区 ， 保 证 了 ＭＯ 源 的摩 尔 流量 值 的准确性 。
有关气力输送研究的文献综述
气力输送文献综述力输送作为散装物料的输送已经有 100 多年的历史，与常规机械输运和车辆输运相比，具有输送效率高、设备结构简单、维护管理方便、易于实现自动化及有利于环境保护等许多独特的优点。
因此，气力输送已经广泛应用于火电、钢铁冶炼、水泥、化工、茶叶、粮食运输等行业的装卸贮运及粉体工程的单元操作中[1, 2]。
1.物料的输送特性不同的物料因与气体的作用方式的不同，对流动形态和流动特性有很大的影响，目前常见的对气力输送的研究对象主要有细沙，煤粉，炭黑，以及多种物料的混合物。
谢锴等[3]就水平管煤粉输送的最小压降和稳定性进行了研究，指出随着气速的降低依次出现分层流、沙丘流、移动床流及栓塞流，最小压降出现在沙丘流，并且已经出现沉积。
沈骝等[4]在输送压力差为1.2MPa下对无烟煤和石焦油进行了气力输送实验，得到了相同粒径条件下无烟煤的流动性比石焦油好的结论。
鹿鹏等[5]对我国不同煤粉种类（内蒙煤、大同煤、兖州煤）进行了输送实验，兖州煤的输送性能最佳，大同煤次之，最差的是内蒙煤。
为了提高气化炉的生产能力，减少污染，王建豪等[6]将煤粉和生物质粉（稻壳粉）按照不同比例混合，分析其在输送过程中的压降特性。
纯煤粉和混合煤粉的压降曲线趋势基本一致，但是参杂了生物质粉的煤粉压降更小，即参杂生物质粉能改善输送性能。
物料的平均粒径和密度是影响输送性能的重要物理量。
Dixon以这两者为参数，将物料分为PC1\PC2\PC3三类[7]，如图1所示。
PC1 类物料(如飞灰, 水泥, 煤粉), 可以平稳的从稀相流动过渡到密相流动；PC2 类物料(塑料球,小麦)在输送过程中可能出现稀相、不稳定以及柱塞流动；PC3 类物料(粗精矿)只能采用稀相输送。
鹿鹏[8]在不同煤粉的输送实验中得到同一输送压差下，较小粒径对煤粉对应着较大的输送通量，煤粉的输送能力随着粒径的增大而降低。
徐贵玲等[9]研究煤粉外含水量对于输送性能的影响，指出外水含量为4 %的条件下供料稳定性最佳，当外水含量增加至10 %时，上出料式发送罐中的煤粉将出现极限不稳定供料的情况图1物料分类图2.输送特性研究管道压降是气力输送设计的重要参数之一，国内外众多学者对其进行了大量的实验和理论研究。
气体分子的平均自由程输运过程的宏观规律输运过程的微观解释
一.热传导现象的宏观规律
热传导是热传递的三种方式(热传导.对流.热辐射)之一,它是当气体各处温度不均匀时 热量由温度高处向温度低处输运的过程.
1. dQ dS 2. dQ dt 3. dQ dT dz z0
2
2
在 T = 300K 时：
气体 J (10-46kgm2 )
2 kT
J
(s1)
H2 O2 N2 CO 2
0.0407 1.94 1.39 1.45
3.19× 1013 4.62 × 1012 5.45 × 1012
5.34× 1012
z 分子在碰撞中可视为球形
§2. 输运过程（transport process）
vt v 1
p nkT
Zt Z 2d 2n
二. 平均碰撞频率与平均自由程的关系
理想气体，在平衡态下，并假定：
kT
2d 2 p
（1）只有一种分子； （2）分子可视作直径为 d 的刚球； （3）被考虑的分子以平均相对速率 u 运动， 其余的分子静止。
中心在 扫过的柱体内的分子都能碰撞
3
dz z0
3
例5-2.实验测得标准状态下氢气的粘滞系数为 的平均自由程和氢气分子的有效直径.
8.5 .试10 求6 kg氢m气1s 1
解:根据
1 v 解出 ,并将, v的有关公式代入, 得
3
3 3 RT 3 RT 1.66107 (m)
气体的黏度随温度升高而增加，液体的黏度随温度升高而减少。
根据动量定理:dk=fdt,有:
dk du dSdt
dz z0
由于动量沿流速 减小的方向
格尔玻尔兹曼方法
格尔玻尔兹曼方法格尔玻尔兹曼方法是一种用于描述气体动力学的数学方法，它基于统计物理学的原理，能够描述气体分子的运动和相互作用。
本文将介绍格尔玻尔兹曼方法的基本原理和应用领域。
格尔玻尔兹曼方法是由奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼提出的。
它基于分子动力学理论，通过统计分析来描述气体的宏观性质。
格尔玻尔兹曼方法假设气体是由大量微观粒子组成的，这些粒子之间通过碰撞相互作用。
通过分析气体分子的运动和相互作用，可以推导出气体的宏观性质，如压强、温度和粘度等。
格尔玻尔兹曼方法的核心思想是建立分子的动力学方程，即格尔玻尔兹曼方程。
格尔玻尔兹曼方程描述了气体分子的速度分布函数在时间和空间上的变化规律。
速度分布函数表示了不同速度的分子数占总分子数的比例，它是描述气体分子运动状态的重要参数。
格尔玻尔兹曼方程通过考虑碰撞和相互作用的影响，描述了速度分布函数的演化过程。
格尔玻尔兹曼方程是一个非常复杂的微分方程，很难直接求解。
为了简化求解过程，人们通常采用一些近似方法，如玻尔兹曼方程的BGK模型和碰撞积分模型等。
这些近似方法能够在一定程度上简化计算过程，并得到与实验结果相符合的数值解。
格尔玻尔兹曼方法在许多领域都有广泛的应用。
其中最重要的应用之一是描述气体的输运过程。
通过格尔玻尔兹曼方法，可以研究气体在不同条件下的输运性质，如热导率、扩散系数和黏滞系数等。
这对于理解和改进气体传热、传质和流动等过程具有重要意义。
格尔玻尔兹曼方法还可以应用于等离子体物理、凝聚态物理和宇宙学等研究领域。
在等离子体物理中，格尔玻尔兹曼方法可以用于描述等离子体的输运性质和电磁性质。
在凝聚态物理中，格尔玻尔兹曼方法可以用于研究固体和液体中的粒子运动和相互作用。
在宇宙学中，格尔玻尔兹曼方法可以用于模拟宇宙大爆炸后宇宙的演化过程。
格尔玻尔兹曼方法是一种重要的数学方法，用于描述气体动力学。
它基于统计物理学的原理，能够描述气体分子的运动和相互作用。
气体的运输方式
气体的运输方式
气体的运输方式主要包括三种：管道输送、压缩气体罐车运输和
液化气体罐车运输。
管道输送是将气体通过管道输送到目的地的方式，适用于长距离、大量运输。
输送过程需要对管道进行防腐、防锈处理，确保运输安全。
但在应急情况下，管道故障会引发严重后果。
压缩气体罐车运输是将气体压缩装入气体罐车内运输，适用于中
短距离运输和小批量运输。
需要采取安全措施，如加装安全阀、定期
检查气体罐车，确保运输过程安全。
液化气体罐车运输是将气体经过液化处理，装入液化气体罐车内
运输，适用于中长距离、大批量运输。
运输过程需要对温度进行精确
控制，确保液化气体的稳定状态。
同时，需要进行火灾、爆炸等安全
管理措施，确保运输过程安全。
油气储层中气体的输运和储存机制
油气储层中气体的输运和储存机制近年来，随着油气资源的逐渐枯竭，人们对于油气储层中气体的输运和储存机制越来越感兴趣，因为它关系到我们如何更加有效地开采和利用这些资源。
在这篇文章中，我将为大家介绍油气储层中气体的输运和储存机制。
一、油气储层中的气体运移机制研究表明，在油气储层中，气体迁移主要有两种方式：1、物理扩散机制油气储层中气体的分子会朝着热力学平衡迁移，其中物理扩散是其中一种基本机制。
物理扩散是有势能差异引起的气体分子自发向低势能区域扩散。
在油气储层中，大部分气体都是通过物理扩散来实现迁移的。
2、渗流扩散机制油气储层中较为常见的运移机制是渗流扩散。
渗流扩散是以孔隙气体为载体，气体通过孔隙空间的渗流和孔隙间的物理扩散来完成迁移。
因为渗流扩散需要考虑孔隙度、孔隙分布和渗透率等因素，所以相比于物理扩散而言，渗流扩散对油气储集层的构造和物性的要求更高。
二、油气储层中的气体储存机制油气储层中的气体储存机制很大程度上受到油气储层的特性所控制。
以下是几个常见的油气储层类型及其对应的气体储存机制：1、裂缝岩气藏裂缝岩气藏通常由一系列由裂缝构成的贫瘠岩石层组成，气体常被储存在岩石裂缝中。
这种类型的气藏主要的储存机制是渗透储存，也就是气体通过岩石裂缝扩散后被储存在这些裂缝中。
2、滞留气藏滞留气藏通常包括两种类型：一种是天然气水合物，它在极低的温度和高压下被储存在海洋沉积层中，另一种是常压下被储存在油气储层中的煤层气。
这两种气藏的储存机制都是物理吸附，也就是气体分子与固体表面的吸附作用。
3、常规油气藏常规油气藏通常是由大规模的沉积层组成，因此存储和运移机制相对于其他类型更加丰富。
在常规油气藏中，气体的储存机制有渗透储存、物理吸附和化学吸附等多种机制，其中渗透储存是最主要的机制。
三、油气储层中气体的开发和利用油气储层中的气体储存机制其实就是它的开采和利用机制。
目前，常用的开采技术包括天然气压裂和水力裂缝压裂等方法。
天然气压裂主要是通过将水泵注入油气储层来增加井壁压力，进而快速释放气体；水力裂缝压裂则是通过向油气储层内注入压力巨大的水以形成裂缝，便于气体的释放。
大气边界层中的湍流输运
大气边界层中的湍流输运大气边界层是指地球表面与大气之间的那一层空间，它是大气运动、湍流输运和能量交换的重要区域。
湍流输运是指在大气边界层中，通过湍流的方式将质量、能量和动量等物质进行混合和输送的过程。
本文将从大气边界层的特征、湍流产生的机制以及湍流输运的影响等方面进行阐述。
一、大气边界层的特征大气边界层是大气圈中最底部的一层，其高度一般在地面到几百到一千米范围内。
大气边界层的特征主要包括以下几个方面：1.温度和湿度逐渐下降：随着高度的增加，大气边界层内的温度和湿度逐渐下降，这是由于地面的辐射和蒸发作用引起的。
2.湍流活动频繁：大气边界层中的风速变化较大，湍流活动频繁，这是导致湍流输运的重要原因之一。
3.垂直混合强烈：由于湍流的存在，大气边界层内的各种物质会进行垂直混合，形成一个相对均匀的物质分布。
二、湍流的产生机制湍流是指在流体中，由于各种不稳定因素的作用，流体发生无规则的旋转和混合的现象。
在大气边界层中，湍流的产生主要与以下几个因素有关：1.地表摩擦力：地表的粗糙度会产生摩擦力，这种摩擦力会使得风向与风速发生变化，从而引起湍流的产生。
2.不稳定的空气层结：当大气层结不稳定时，会引起空气的上升运动，从而使得湍流产生。
3.地形效应：地形的起伏和变化也会对湍流的产生起到一定的影响，如山地、河谷等地形所产生的气流湍流会比平原地区更强烈。
三、湍流输运的影响湍流输运在大气中起着重要的作用，它会对气体、颗粒物、能量等进行有效的混合与传输。
湍流输运的影响主要体现在以下几个方面：1.物质扩散：湍流运动使得大气中的物质能够迅速扩散，提高了物质的混合程度，促进了空气中有害物质的稀释和消除。
2.能量交换：湍流运动可促进大气中能量的交换，从而影响气温的分布和变化，进而影响天气的产生和演变。
3.传输输运：湍流运动可以将大气中的动量、质量等物体进行有效的传输与输送，影响着大气中的空气流动和风速的分布。
总结大气边界层中的湍流输运是大气运动中的重要过程，对大气环境、气象形成和空气污染扩散等都具有重要影响。
气体的热学性质与输运现象
气体的热学性质与输运现象气体是一种常见的物质状态，在自然界和人类活动中都有广泛的应用。
研究气体的性质对于了解能量传递、热力学过程以及工程应用具有重要的意义。
本文将探讨气体的热学性质与输运现象，带你一起了解气体的独特特性及其在各个领域中的应用。
一、气体的热学性质1. 压力与温度的关系气体分子在容器中不断碰撞运动，这种碰撞对容器壁面施加了作用力，即为气体的压力。
根据理想气体状态方程，可以发现气体的压力与温度存在一定的关系。
根据实验数据，我们可以得出以下结论：- 在恒定体积下，气体的压力与温度成正比，称为Gay-Lussac定律。
即P ∝ T。
- 在恒定压力下，气体的温度与体积成正比，称为Charles定律。
即V ∝ T。
2. 气体的热容和比热容气体的热容指的是气体吸收或释放单位质量的热量所引起的温度变化。
热容可以分为定压热容和定容热容两种。
- 定压热容指的是在恒定压力下，气体吸收或释放的热量所引起的温度变化。
用Cp表示。
- 定容热容指的是在恒定体积下，气体吸收或释放的热量所引起的温度变化。
用Cv表示。
这两者的关系可以由以下公式表示：γ = C p / Cv其中γ称为比热容比，对于大部分双原子分子气体，它的值约等于1.4。
根据热力学理论，气体的热容与其分子结构和运动方式有关。
二、气体的输运现象1. 扩散和扩散系数扩散是指由浓度较高的区域向浓度较低的区域传递的物质。
气体扩散是气体分子由高浓度区域向低浓度区域运动的过程。
气体分子的运动造成了热平衡和浓度平衡的不均衡，从而驱使气体分子发生扩散。
扩散系数用D表示，它与气体的分子质量和温度有关。
一般情况下，扩散系数与温度成正比，与分子质量成反比。
2. 粘滞和粘滞系数粘滞是指气体分子由于相互作用力而产生的阻碍其运动的现象。
相对于气体的流动而言，粘滞可以视为气体内部互相摩擦的结果。
粘滞系数（η）是衡量粘滞大小的物理量。
粘滞系数与分子质量和温度有关。
通常情况下，粘滞系数与温度成正比，与分子质量无明显关联。
第四章 气体内的输运过程 1、气体分子的平均自由程例题
Z
=170×108 (s-1)
每秒170亿次！
补充例题5 显像管的灯丝到荧光 屏的距离为0.2 m，要使灯丝发射 的电子有90% 在途中不与空气分 子相碰而直接打到荧光屏上，设空
气分子有效直径为3.0×10-10 m，
气体温度为320K 。 问显像管至少要保持怎样的真
空度？
补充例题5 显像管的灯丝到荧光屏的距离为0.2 m，要使灯 丝发射的电子有90% 在途中不与空气分子相碰而直接打到荧 光屏上，问显像管至少要保持怎样的真空度？
1 e 1
0.58
（2）N0个分子N中3 自N由0e程 xλ大于N30λe的3 分子数
故所求之比为
N1 N3 N0 (e1 e3 ) e2 1 0.32
N0
N0
e3
补充例题3由电子枪发出一束电子，射入压 强为P 的气体中，在电子枪前与其相距x 处 放置一收集电极，用来测定能够自由通过 这段距离（即不与分子相碰）的电子数。
又 n / n0 ex/ 故
x
ln( n / n0 )
x
0.1
0.1m
ln( I / I0 ) ln( 37 /100)
补充例题3 由电子枪发出一束电子，射入压强为P 的气体中，在电子枪前与 其相距x 处放置一收集电极，用来测定能够自由通过这段距离（即不与分子 相碰）的电子数。
（2）自由程介于λ到 3λ之间的分子数与总分 子数之比。
解：N0个分子中自由程大 x于 x 的分子数为
N N0e λ
（1）N0个分子中自由程大于λ的分子数
N1 N0e1
自由程小于λ的分子数
N2 N0 N1 N0 (1 e1)
惰性气体输运过程中的扩散性质研究
ｏ ｒｒｓｌ ｉ ｅｂ ｓ ｏ ｅ ｉｅ ｙＪ Ｋ ｓ ｎｅ ｄｇ ｔ ｏ ｄａ ｒｅ ｎ ．Ｈ ｗ ｖ ｒ ｕ ｔｏ ｓｖ ｒ ｉ ｌ ｄ ｕ ｅｕｔ ｗ ｔ ｔ ｅ ｔ ｎ ｓｇｖ ｎｂ ． ｅ ｔ ｔ ａ ｅ ｇｏ ｇｅｍｅ ｔ ｏ ｅ ｅ ，ｏ ｒｍｅ ｄ ｉ ｅｙｓ ｓ ｈｈ ｉ ｌ ａｎ ａ ｈ ｍｐｅａ ｎ
１８ ９４年 Ｊ ｅｔ ．Ｋ ｓｎ等 人 利 用 上 面 改 进 的 对 应 态 ｉ
设是 ： 所有稀有气体间的相互作用势是 中心对称的， 且 具有 形 式 ： （ ） ｒ ＝∈ 厂 ｒａ ， 中 厂是 一 个 广 义 （／ ）式
．
函数 ， 和∈是张驰 因子 ， 者是势阱位置 ， 者是 前 后
势 阱 深度 。 在二 元 情 形 下 ， 应 态 原 理 所 得 出 的结 果 不 能 对
收 稿 日期 ：０ １１—１ ２０ —２１
原理 ， 参考 了多篇文献上的实验数据 ， 拟合出了稀有 气体 １ ５种组 合 的 热 力 学 性 质 和 输 运 性 质 的 数 据 Ｊ （ 包括扩散系数 Ｄ， 热传导系数 ， 粘滞系数 叩和热 扩散因子 鲫 ）这些数 据是 目前公认 的最佳值 。本 ， 文计算 的扩散系数值 正是与他 们 的结果 进行 了 比
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第３ ４卷 第ห้องสมุดไป่ตู้６ 期
２０ Ｏ２年 １ 月 １
四 川 大 学 学 报 （工 程 科 学 版 ）
Ｊ Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ ＩＨ Ａ ＮＶ Ｒ ＩＹ （ Ｎ Ｉ Ｅ ＲＮ ＣＥＮ Ｅ Ｅ ＩＩＮ） Ｏ Ｒ Ａ ＦＳＣ Ｕ Ｎ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｓ Ｉ Ｃ ＤＴＯ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｎｎ ．２ ０ ｖ ０２
二氧化碳进出细胞时的运输方式
二氧化碳进出细胞时的运输方式1二氧化碳进出细胞时的运输方式二氧化碳是一种无机物，是生物圈中自然界及其环境中的一种重要物质。
细胞内的二氧化碳运输是细胞内外二氧化碳浓度的调节过程，它不仅能够保障细胞内外二氧化碳的维持在适宜的浓度，还能保证细胞的正常功能，影响细胞的生长和新陈代谢。
异质的非均质体较为复杂，其中细胞的二氧化碳运输也受到表面物质的影响，对研究二氧化碳运输的物理过程至关重要。
近年来，越来越多的研究表明，其内部运输方式也具有复杂性。
二氧化碳在进入细胞时，细胞内可以通过表面受体或蛋白质信号分子来激活输运蛋白。
一旦识别到二氧化碳，输运蛋白便会先让二氧化碳通过细胞膜，将其带入细胞内部。
这是最基本的二氧化碳进入细胞的方式。
除此以外，二氧化碳还可以通过吸收肽让其进入细胞内，并能调控细胞的合成和新陈代谢。
此外，二氧化碳也可以通过气泡的形式进入细胞，从而影响细胞的代谢。
二氧化碳在离开细胞时，一般通过调节细胞膜上的转运蛋白来实现，转运蛋白可以调节二氧化碳出细胞的速率，以及与二氧化碳相关的细胞碳水分解，调节细胞内外的渗透压平衡。
另外，结合胞内的气体可以将二氧化碳转运的蛋白调节成空气，以及将蛋白质气体-空气运输变为水溶液质点的形式进行空气-液体二氧化碳转运。
说穿了，二氧化碳进出细胞时的运输方式主要有表面受体或蛋白质信号分子激活输运蛋白进入细胞，调节细胞膜上的转运蛋白离开细胞，以及结合胞内的气体将二氧化碳转运的蛋白调节成空气，以及通过吸收肽等进出细胞。
2二氧化碳运输模式的影响二氧化碳的运输模式对生物的新陈代谢有重要的影响。
系统的运输模式可以提供必要的能量。
而细胞运输机制的研究可以提高人体的健康水平，并有助于障碍的综合治疗。
研究发现，病原体的出现会改变细胞内外二氧化碳的运输模式，使得细胞内外二氧化碳浓度失去平衡，从而影响生物细胞的新陈代谢。
此外，细胞内外二氧化碳的不平衡还会影响细胞的代谢机制，如糖代谢和脂肪代谢，进而影响病毒感染和免疫功能。
气体输送的工作原理
气体输送的工作原理
气体输送的工作原理主要包括气体的产生、加压、输送和放散等过程。
首先，气体的产生是气体输送的起点，可以通过多种方式产生，如化学反应、压缩空气等。
其中，压缩空气是最常见的方式之一。
在压缩空气产生过程中，气体可以通过空气压缩机被压缩到一定的压力范围内，并被储存起来。
接下来是对气体进行加压，将气体的压力提高到需要的输送压力。
加压通常使用气体压缩机完成，通过压缩和提升气体的温度来增加气体的压力。
根据输送距离和输送过程中的压降等因素，确定输送压力。
完成加压后，就可以进行气体的输送。
气体输送可以通过管道、罐车、钢瓶等方式进行，其中管道输送是最常见和经济的方式。
通过建设一条管道网络，将气体输送至目标地点。
管道输送时需要注意输送距离、输送压力损失以及管道材质的选择等因素。
此外，气力输送机也是一种利用气体流动带动物料进行输送的装置，其工作原理主要有两种：压力式输送和真空式输送。
压力式输送是将空气或其他气体通过压缩机等设备压缩成高压气体，然后将高压气体通过管道输送到需要输送的物料处。
由于气体的惯性，物料会随着气流沿管道流动并被输送到目标位置。
真空式输送则是通过借助真空泵或其他低压气源在输送管道中建立
负压，从而形成真空环境，再通过对物料进行吸附、抓取或其他方式，将物料从一个点抽取至另一个点的过程。
在气体输送过程中，需要注意控制气流的速度和压力，以保证物料能够平稳地输送。
同时需要选择合适的输送管道和阀门等设备，以降低气体的阻力和压降，避免对设备造成损坏。
化学气相输运
化学气相输运化学气相输运是指化学物质在气体状态下通过气体介质进行输送和传递的过程。
这种输运方式广泛应用于化工生产、环境监测、科学研究等领域，具有快速、高效、灵活的特点。
本文将从气相输运的基本原理、应用领域以及相关技术进行阐述。
一、气相输运的基本原理气体是一种无固定形状和体积的物质，具有高度的流动性和扩散性。
在气相输运过程中，化学物质通过气体介质的扩散、对流和混合等机制进行传递。
其中，扩散是指化学物质在浓度梯度驱动下由高浓度区向低浓度区移动的过程，对流是指由于气体流动引起的化学物质的输送，混合是指不同气体之间发生的物质交换和相互作用。
在气相输运中，扩散是主要的传质方式。
扩散过程受到浓度差、温度、压力和介质性质等因素的影响。
浓度差越大，扩散速率越快；温度升高，分子热运动加剧，扩散速率增加；压力增大，气体密度增加，分子间碰撞频率增加，扩散速率也增加。
此外，介质的孔隙结构、表面特性和渗透性等因素也会对扩散过程产生影响。
二、气相输运的应用领域1. 化工生产：气相输运广泛应用于化工生产过程中的原料输送、产物分离和废气处理等环节。
例如，利用气相输运技术可以将原料气体从储罐输送至反应器，实现连续生产；同时，通过气相吸附和膜分离等方法，可以分离和回收产物中的有用物质。
2. 环境监测：气相输运在环境监测中起到重要作用。
例如，利用气相色谱仪可以对大气中的污染物进行定性和定量分析，提供环境污染的监测数据；同时，气相分析仪器也可以用于水和土壤中有机污染物的检测。
3. 科学研究：气相输运在科学研究中被广泛运用于材料合成、催化反应和表征等方面。
例如，通过控制气相输运条件，可以实现纳米颗粒的精确合成；通过气相反应器，可以进行催化反应的快速筛选和优化；通过气相质谱仪，可以对化合物的结构和性质进行表征。
三、气相输运的相关技术气相输运涉及多种相关技术，其中包括气相色谱、气相吸附、气相扩散和气相传质模型等。
这些技术的发展不仅推动了气相输运的进步，也为相关领域的研究和应用提供了有力支持。
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从动量输运角度描述粘滞定律，由 dK=fdt：
dK
du dZ
Z0
dsdt
其中“—”号表示 u 增加的方向与动量迁移的方向相反。 2.2.2 热传导现象及实验定律
3
兴义民族师范学院本科生毕业论文
（1）热传导现象
因存在温度的分布而出现的热量由高温部分向低温部分输运的现象。 （2）傅里叶定律
2
兴义民族师范学同时，在层与层之间产生相互作用力，使流速大一层减速，使流速 小一层加速的现象。 （2）牛顿粘滞定律
f
du dZ
Z0
ds
η叫粘滞系数，单位为 N⋅S⋅ m2 。实验测得η随材料和温度变化，但与压强无关，气
体η随 T 升高而增大，η∝T 0.7 。
Abstract：Discuss the macroscopic properties of thermodynamics Department of commonality nonequilibrium thermodynamics of open systems interfere with each other intrinsic link between the phenomenon, which uses the concept of entropy production, to choose generalized thermodynamics "flow" and "force" to discuss a variety of mutual interference phenomenon irreversible processthe relationship between, and clarify the system in the "flow" and "force" function and phenomenological coefficients contact. During transport from the gas near equilibrium three macro law, through the establishment of non-gravitational elastic rigid sphere model, reveal the microscopic transport laws essentially statistical physics methods, and explore its linear irreversible process and far from equilibrium non-the law of motion of the balancing process, clarify the gas transport process helps the reader's understanding of the nature of its role in the irreversibility of the macroscopic process. Key Words：Gas during transport；Molecular model；Microscopic nature；Linear irreversible process； Non-equilibrium processes
)Z0
dsdt
比较，得
由V ∝
T m
，
∝
1 n d 2
，n∝ P T
，得
∝
d2
1
1
m2
1
T2
上式反映η与 P 无关，与分子种类和 T 有关，但实验是η∝ T0.7 。理论结果已定性和
半定量地说明了问题。
4．2 热传导的微观解释
热传导微观机制：大量分子无规则运动定向输运能量的结果。 推导κ公式： dt 内通过 ds 的分子对数 dN= 1 nVdsdt
5 线性不可逆过程热力学 5．1 线性系统与线性规律
8
兴义民族师范学院本科生毕业论文
5.1.1 线性系统
外界对系统的作用、影响与系统呈现的结果、响应之间具有线性可加性和齐次性，即
输入之和的输出等于各个输入所得的输出之和，系统整体的功能是各部分功能之和，动力
学方程不同解的和仍然是方程的解。一系统是否为线性系统与外界条件有关。
2 气体近平衡态的三个运输过程的宏观规律 2．1 近平衡态非平衡过程
偏离平衡态不远的实际过程，因中间态不是平衡态而称为近平衡态的非平衡过程。 本论文讨论的粘滞现象、热传导现象和扩散现象即为近平衡态的非平衡过程。又因都 有某一量的输运而称为近平衡态非平衡输运过程。
2．2 输运过程宏观规律
2.2.1 粘滞现象及实验定律
ik 2m
，上式为
1 3
V Cv
利用V ∝
T m
，
∝
1 n
，
mn 可得
11
∝ Cv 1m 2T 2
实验显示κ∝T 0.7 与分子种类有关而与 P 无关。
4．3 扩散现象的微观机制
扩散现象微观机制：由于分子无规则运动定向输运分子数的结果。
dM
m(
1 6
n
AV
dsdt
1 6
2
，因此
5
兴义民族师范学院本科生毕业论文
2
又由 V V ，得
u
2
u
2
u
2V 2
z 2 d 2Vn
3．3 分子平均自由程
分子平均自由程；分子在连续两次相继碰撞间所经历的自由路程平均值。 Vt V 1 Zt Z 2 d 2n
利用 P=nkT，上式近似为 kT 2 d 2 p
兴义民族师范学院本科生毕业论文
对气体内的运输过程的研究
姓名
(XX 学院 XX 系)
摘要：热力学讨论宏观物系的共性，非平衡态热力学研究开放系统相互干扰现象间的内在 联系，它利用熵产概念，选择广义的热力学“流”和“力”，讨论各种不可逆过程中相互 干扰现象间的关系，并阐明体系中“流”和“力”的函数及唯象系数的联系。本文从气体 近平衡态的三个运输过程的宏观规律出发，通过建立无引力弹性刚球模型，用统计物理方 法揭示运输规律的微观本质，并探究其线性不可逆过程和远离平衡态的非平衡过程的运动 规律，阐明了气体内的运输过程，有助于读者对宏观过程不可逆性的本质及其作用的认识。 关键词：气体内运输过程；分子模型；微观本质；线性不可逆过程；非平衡过程
无引力弹性刚球： r d , Ep 0 r d,Ep
3．2 分子的平均碰撞频率
气体输运过程的快慢与分子的碰撞频繁程度有关，因此建立平均碰撞频率 z ，定义为 单位时间每个分子与其它分子碰撞的平均次数。
推导 z 公式： 已知气体分子数密度为 n，分子有效直径为 d，平均速率为V 。 追踪一个分子 A，其它分子看作相对静止。A 的相对速率为 u 。如图 1 可以看出，时间 t 内，凡是中心在以σ=π d 2 为底、以 u t 为长的曲折圆柱体内的分子都能被 A 碰撞，数目 为 N= nσ u t，因此
dU dZ
Z0
，则
dk
mU Z0
U Z0
2
dU dZ
Z0
因此
dK
dk
dN
1 6
nV dsdt
-2m(
dV dZ
) Z0
=-
1 3
mnV
(
dV dZ
)dsdt=-
1 3
pV
(
dV dZ
)
Z0dsdt
与实验定律
dk
( dV dZ
nBV
dsdt
)
=
1 6
V
dsdt ( PA
PB
)
=-
1 6
V
dsdt
2
(
d dZ
)
Z0
=-
1 3
V
(
d dZ
)
Z0
dsdt
D= 1V 3
D∝
-1m
1 2
P
1T
3 2
实验中 D 与 P 和分子种类有关，而且 D∝T 1.752.0 。
通过以上三方面讨论，说明气体动理论能够较好地定性说明输运过程宏观规律的本 质，显示 其成功一面。所出现的η，K,D 与实验的偏差，原因在于没考虑分子按速率分布， 把分子看作刚性球而忽略了引力以及用平衡态理论研究。
z un d 2un
u 与V 关系：
设任意两分子的速度为V1,V2 ，相对运动速度为 u V1 V2 ，有
u2 u u V12 V22 2V1V2COS
取统计平均值
2
u
V
2 1
V
2 2
2V1V2COS
其中，V1V2COS
=0，
V
2 1
=V
2 2
=V
dM
D
dP dZ
Z0
dsdt
其中 D 叫扩散系数，D 与分子种类、压强及温度有关，D∝T 1.752.0 。
3 气体的分子运输过程模型和微观量 3．1 无引力弹性刚球模型
理想气体微观模型因不考虑分子大小而在讨论分子碰撞时失去了功效。新模型：
4
兴义民族师范学院本科生毕业论文
图 1 无引力弹性刚球模型
1 绪论
经典热力学讨论了平衡态和可逆过程。本论文研究气体内运输过程的规律也是从近平 衡态着手，分析其三种运输过程的宏观规律。而非平衡态热力学任务是研究开放系统相互 干扰现象中的内部联系，判断其稳定性。目的是力求增加新的理论来继承和延伸经典热力