传热和传质基本原理--传质理论 ppt课件

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§3-4 Fick第二定律
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§3-5 固体中的扩散和扩散系数
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（4） 化学势驱动下的扩散系数
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§3-2 质量传输方式、浓度、物质流
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§3-3 Fick第一定律
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microscopic equations reads the spatial deviation: u~ j 0 x j
D D u ~i t xj(u ~juif u ~iu ~j)1f x ~ pi xj( x u ~ij u ~ xij)
Kuif b2(ukfukf)0.5uif
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（5） 温度对扩散系数的影响
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§3-6 流体和多孔介质中的扩散和扩散 系数
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多孔介质中的弥散传质 The origin of dispersion（弥散）
Physically, a non-constant advecting velocity
(uif
xj xj
ujf ) xi
1
Vf
Ain(ip( xuij u xij)n )jdA
(cf
t
xjujfcf) xj(Df cxjf
Df V
A ci nnijdA u ~jc ~f)
V 1AinD i f xcjnjdA
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Subtracting the volume-averaged equations from the
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传质现象的八种形式:
(1) 浓度梯度引起的分子扩散 (2) 温度梯度引起的热扩散 (3) 压力梯度引起的压力扩散 (4) 除重力外的其它外力引起的强迫扩散 (5) 强迫对流传质 (6) 自然对流传质 (7) 紊流传质 (8) 相际传质
R.B. Bird, Theory of Diffusion, Adv. Chem. Eng., 1956 (1) 170.
传热传质理论
（Heat and Mass Transfer Theory）
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第三章 传质理论
§3-1 概述
在材料加工、化工、冶金、低温工程、空间技术 等领域中，质量传输是很重要的过程。
许多加工工艺的单元操作，如加热、溶解、焊接、 表面热处理等，也都涉及传质过程。
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u j 0 x j
u ti xjuju i1 x p i xj
( u i uj) xj xi
c t xj
ujcxj
(Df xcj)
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Volume-averaged macroscopic GEs
u j f 0 x j
uif t
xj
ujf
uif
1pf
f xi
D f x c ~ j x u ~ ij)f jku ~ iu ~jfu ~ kc ~f
(*)
(1 C r)c ~ u ~ jf u x i jf u ~ ju ~ if( c x jfjk u ~ k c ~ f) 0
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Thus the last equation can be simplified as:
Du ~ic~f Dt
(c~u ~jf
Hale Waihona Puke Baidu
uif xj
u ~ju ~if
cf xj
)Df xc~j xu ~ij)f
c~(1f x~ pi xi( xu ~ij u ~ xij))f 0
c ~ ( 1 f x ~ p i x i ( x u ~ i j u ~ x ij)f) C ru ~ jc ~ f u x i j f
u~kc~f
jk1
cf xj
ij can be written as a function of Ddis
ij
1 uif ujf Ddis | uf |2
Equation (*) now can be written as: D f x c ~ j x u ~ ij)f D 1 dis u ~ iu ~ jfu ~ jc ~ f)
D D c ~ x jt ( u ~ j c f u ~ j c ~ u ~ j c ~ f) x jD f x c ~ j a fh f( c f c s )
where
D
Dt t
ujf
xj
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Note the relationship
D D u ~ic~tc~D D u ~i t u ~i D Dc~t
occurs in porous media with disturbance near
pore wall. Parts of the material are carried
faster than others, so that the distribution gets
stretched and distorted. This results in sharp
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Theoretical analyses
Volume average
1 dV V Vf
Intrinsic average
f 1 dV f
Vf Vf
f ~ 1 dA V Ai nt
Microscopic governing equations
Schematic of a porous media
gradients perpendicular to the flow, which
diffusion can then iron out. The combination
of a shearing advection velocity with weak
diffusion can lead to quite effective mixing.