多孔介质传热传质理论与应用
多孔介质传热传质理论与应用
多孔介质传热传质理论与应用多孔介质传热传质理论是一种对多孔介质的物理性质的科学研究，因为历史上没有人直接从孔隙结构中去分析传热传质过程，所以这一理论很长时间没有发展。
多孔介质传热传质是物理概念，指在给定介质中发生的热量和物质的传输。
孔介质传热传质理论是以传热学、分子动力学、流体力学等跨学科为基础而建立起来的一种新兴理论，其目的是要研究多孔介质传热传质的形式，有效地利用多孔介质传热传质的原理，为解决各种由多种热力学系统的传热传质问题进行理论研究和实验研究。
多孔介质传热传质理论有很多应用，其中最主要的应用之一是工业热交换器的设计。
此外，多孔介质传热传质理论还可用于研究如煤层气、页岩气和混合热源在多孔介质中的热传导和热扩散特性，从而实现热源的有效调节和利用。
此外，多孔介质传热传质理论也可以用于估算地表层和深层地质中的热传导特性，以及研究对地表层的热设计。
多孔介质传热传质理论是多孔介质研究领域新兴的理论，在一定程度上改变了传热传质的研究方法，积极促进了各种介质传热、传质以及传热传质过程的研究，产生了深远的影响。
受多孔介质传热传质理论影响，研究者们开发出新型的工业热交换器，可以实现更高效、更智能的能量利用。
由于多孔介质传热传质理论完善了介质传热和传质的理论，使得热交换器变得更加精确、更加高效，并取得了更好的效果。
此外，多孔介质传热传质理论还为我们提供了新的机遇：可以更加有效地利用深层地质的热量，以及如混合热源的有效利用等。
多孔介质传热传质理论提供了一种智能化的解决方案，将多种热力学介质有效地传输到需要传输的目标，从而实现有效利用能源的目的。
综上所述，多孔介质传热传质理论是一种新兴的理论，对介质传热传质过程的研究产生了巨大的影响，并在工业热交换器的设计、混合热源的影响以及深层地质热量的利用等方面，带来了新的机遇和研究方向，预示着多孔介质传热传质理论在未来将会发挥更大的作用。
多孔介质传热学概论
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y传热学课程报告报告题目：多孔介质传热学概论院系：班级：姓名：学号：二零一二年十月摘要：本文对多孔介质及其基本结构、传热传质的理论基础做了相关介绍，并对多孔材料的应用进行了说明和预期。
关键词：多孔介质；传热学；孔隙率；渗透率；导热系数1 多孔介质简介多孔介质是由固体骨架和流体组成的一类复合介质，其传热传质过程在自然界和人类生产、生活中广泛存在，它构成了地球生物圈的物质基础。
从学科发展的角度看，多孔介质传热传质学已经渗透到许多学科和新技术领域，包括能源、材料、化学工程、环境科学、生物技术、仿生学、医学和农业工程，是形成新的交叉和边缘学科的一个潜在生长点。
因此，多孔介质传热传质研究，是一项具有重大学术价值、对学科发展和技术创新具有深远影响的研究课题。
笼统地说，大部分材料都属于多孔介质，目前还没有对多孔介质各种特性的确定性作出准确的定义。
1983年J.Bear提出多孔介质具有以下特点：(1)部分空间充满多相物质，至少其中一相物质是非固态的，可以是液态或气态。
固相部分称为固相基质。
多孔介质内部除了固相基质外的空间称为空隙空间。
(2)固相基质分布于整个多孔介质，在每个代表性初级单元均应有固相基质。
(3)至少一些空隙空间应该是相联通的。
2 多孔介质的基本结构特征2.1多孔介质的孔隙率多孔介质的结构是非常复杂的，我们不可能精确地描述这些孔隙表面的几何形状，也很难确切地阐明孔隙空间所包含的流体及其与固体表面相互作用所出现的有关微观物理现象。
因此研究者往往引入“容积平均”的假设，并且将复杂多相的多孔体系看成一种在大尺度上均匀分布的虚拟连续介质，即不同流速层中流体分子间碰撞交换动量，宏观表现为流体是以粘滞形式出现的流动，从而可以利用表观当量参数的唯象方法进行研究，而不必去研究每一个孔隙中流体流动和换热的情况，使一个原本非常复杂的流动问题得以简化。
多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究
多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究一、本文概述本文旨在全面深入地研究多孔介质中的相变传热与流动现象，并探讨其在多个应用领域中的实际价值。
多孔介质广泛存在于自然界和工程实践中，如土壤、岩石、生物组织以及许多工业材料。
在这些介质中，相变传热与流动过程对于理解许多自然现象以及优化工程设计具有重要意义。
本文将围绕多孔介质中的相变传热机制、流动特性以及若干应用案例展开详细的论述。
本文将系统地梳理多孔介质相变传热与流动的基本理论，包括多孔介质的基本性质、相变传热的基本原理以及流动的基本规律。
在此基础上，我们将建立相应的数学模型和数值方法，以定量描述多孔介质中的相变传热与流动过程。
本文将深入探讨多孔介质相变传热与流动的关键问题，如相界面演化、热质传递、流体流动以及多孔结构对传热流动的影响等。
我们将通过理论分析、数值模拟和实验研究等多种手段，揭示多孔介质相变传热与流动的内在规律和影响因素。
本文将关注多孔介质相变传热与流动在若干领域的应用研究，如能源工程、环境工程、生物医学工程等。
我们将结合具体案例，分析多孔介质相变传热与流动在这些领域的应用现状和发展趋势，为相关领域的工程实践提供理论支持和指导。
通过本文的研究，我们期望能够加深对多孔介质相变传热与流动现象的理解，推动相关领域的理论发展和技术进步，并为实际工程应用提供有益的参考。
二、多孔介质相变传热与流动的基本理论多孔介质，作为一种由固体骨架和分散在其间的孔隙或空隙组成的复杂结构，广泛存在于自然界和工程应用中。
多孔介质中的相变传热与流动现象，涉及到热质传递、流体动力学、热力学和相变动力学等多个领域，是热科学和流体力学研究的热点和难点。
在多孔介质中，相变传热主要指的是在固-液、液-气或固-气等相变过程中，热量通过多孔介质骨架和孔隙中的流体进行传递。
由于多孔介质的复杂结构，相变传热过程不仅受到热传导、热对流和热辐射的影响，还受到孔隙结构、流体流动、相变材料性质以及外部条件（如温度、压力等）的制约。
多孔介质力学理论及其应用_韦昌富
s ij n s ij
f 1, k
n
f
p f ij
应力度量问题
（与界面相容条件有关）
相变问题
（压力—温度平衡关系）
饱和多孔介质的有效应力
w s T σ p I n F F nn s w n E 1 T Jn s s s Jn f F F J E
2 cos( a ) / h for a 2 cos( a ) pc h 2 / h for a
宏观：
f ( sc , T , k ) sc ( k ) ( k ) 0
本构关系假设
循环SWCC模型
(Wei & Dewoolkar, Dewoolkar, Water Resources Research, 2006)
两类最关键的函数关系：
各相的自由能密度函数 各种内变量和不平衡变量的演化方程
应用实例
毛细滞回现象
非一一对应的基质吸力含水量之间的关系 A good conception:
Hassanizadeh & Gray (1993)
两相流中毛细滞回现象的模拟 非饱和土的本构关系 岩土介质中的波动问题
ˆ f μ f (v f v s ) 水力学拖拽力： r
ˆ f f s e ˆ fj jf s e j
f c j
1 ncq c T T c
质量交换（相变） 质量交换（相变） 组份扩散 组份扩散 不可逆变形 不可逆变形 毛细滞回 毛细滞回
多孔介质干燥过程传热传质的理论分析与实验研究的开题报告
多孔介质干燥过程传热传质的理论分析与实验研究的开题报告一、研究背景和意义多孔介质干燥是一个重要的传热传质问题，对于化工、农业、食品等领域均有广泛的应用。
在多孔介质干燥过程中，研究传热传质是关键的一步，能够在理论和实践上指导工程实践，提高设备的效率和产品的质量。
传统的多孔介质干燥研究主要关注干燥过程中水分传递的问题，较少关注干燥过程中热量传递的问题。
但实际上，干燥过程中热量传递同样重要，它直接影响干燥速度和干燥效果。
因此，对多孔介质干燥过程中传热传质的理论分析和实验研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容和方法本研究旨在探究多孔介质干燥过程中传热传质的理论分析和实验研究。
具体内容包括以下几个方面：1.基于多孔介质的传热传质理论，建立多孔介质干燥传热传质数学模型，分析干燥过程中热量传递的机理和规律。
2.通过实验研究，探究干燥过程中的传热传质特性，包括热传导系数、传热面积、传质系数等参数的变化规律。
3.对数学模型进行仿真模拟，比对模拟结果和实验结果，验证数学模型的正确性和可行性。
4.据此，进一步探究多孔介质干燥过程中传热传质参数对干燥速率的影响规律，指导工程实践。
三、预期成果和意义本研究预期可以得出以下成果：1.建立基于多孔介质的传热传质理论模型，分析多孔介质干燥过程中热量传递的机理和规律。
2.通过实验研究，获得干燥过程中的传热传质特性参数数据，为数学模型的验证和参数优化提供依据。
3.对干燥速率影响因素进行优化，并成功应用于工程实践，提高干燥效率和产品质量。
本研究将为多孔介质干燥过程的传热传质问题提供新的解决思路，在实践中指导工程实践，具有重要的理论和应用价值。
多孔介质中传热传质机理研究
Δ y ,z x ,y + 2
+ -
Δ z Δ z ( ρ g Vg ,z H g ) x , y ,z -2 + ( ρ o Vo , z H o ) x ,y ,z-2
由热辐射公ห้องสมุดไป่ตู้有
4 4 uR , y =-α T ; uR , x =-α T ; y x
Δ z + Δ z ( ρ g Vg ,z Hg ) x , y , z+ ( ρ o Vo , z H o ) x ,y ,z + 2 2
基金论文 :国家自然科学基金 “ 蒸汽在油藏多孔介质中流动与传热机理研究” ( E060503)
16 油气田地面工程第 28 卷第 4 期 ( 2009 .4)
Δz , 在单元 体内中 心取一 点 A (x , y , z ) , 流体 的流动方向分别为 从单元体的左 面流入 , 右 面流 出 , 前面流入 , 后面流出 , 底面流入 , 顶面流出 。 单位时间净流入单元体的能量 + 由传导和辐射 净传递的能量 -向盖 、 底层散失的能量 = 单元体内 能量的变化量 。 单位时间内净流入单元体的能量 φ x ·Δ y ·Δ z
+ -
φ y ·Δ x ·Δ z ( ρ g Vg ,y H ) φ z ·Δ x ·Δ y
Δ y Δ y ( ρ g Vg , y Hg ) x , y- ,z + ( ρ o Vo ,y H o) x , y - ,z 2 2
Δ y ,z g x ,y + 2
+ ( ρ o Vo ,y H o )
式中 uc , x 、 uc , y 、 u c , z 分别为在 x 、 y 、 z 三个方 向上基于热传导方式的能量传递速度 ; uR , x 、 uR , y 、 uR , z 分别为在 x 、 y 、 z 三个方向上基于热辐射方式 的能量传递速度 。 向盖 、 底层散失的能量 2λ ΔT Δx Δy Δz ρ w LV πα t 式中 λ 为导热系数 ; α 为热扩散系数 。 单元体内能的变化量 Δ xΔ yΔ z· φ ( ρ g Sg Ug +ρ o SoU o) + ( 1 -φ ) Mf ( T -Ti) t 式中 Mf 为岩石的热熔 ; T 为岩石温度 ; T i 为岩
多孔介质传热传质想法
寿大华的扩散模型：
寿大华的渗透模型：
扩散与渗透都是传质，寿大华用的都是圆圈模型，我们可以用寿大华用的圆圈模型做传热，因为渗透是压力差，扩散是浓度差，传热是温度差，他们有相似的地方。
达西定律描述为：
公式（1）中，K为渗透率，U为流速，为流体粘度，为流动方向上的压力梯度。
菲克定律描述为：
公式（2）中，D为扩散系数，J为扩散通量，C为浓度，为浓度梯度。
很明显，在数学形式上，达西定律和菲克定律很类似，而且他们都是质量的传输。
傅立叶定律是研究热传导的一个基本定律，描述为：
公式（3）中，k为热导率，q为热流密度，T为温度，为温度梯度。
多孔介质概述及其传热传质的应用简介
多孔介质概述及其传热传质的应用简介作者：初兰来源：《消费电子》2012年第12期摘要:对于现代大型机械,内部的结构改造已经达到很高的水平,如何继续提高效率和生产力,如何更好的令科学研究深入到我们的生活应用中去,是我们更加关心的话题。
材料领域的革新,将为中国的制造业,工农业等方面均带来历史性的跨步。
多孔介质,自上个世纪提出便普遍受人关注,本文将结合达西定律,体积平均法,介绍过孔介质其传热传质特性,以其应用推广。
关键词:多孔介质;传质传热;达西定律;应用中图分类号:TK124 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0158-01一、多孔介质的特点多孔介质的结构特性如下:(1)多孔介质中的空隙空间是相互连通的,即连通性。
(2)空隙尺寸较流体分子平均自由程大很多。
(3)相对宏观特征尺寸,空隙空间尺寸很小。
根据上述多孔介质的定义及结构特性可知,多孔介质不仅包含了空隙绝对尺寸很小的物体,也包含了空袭绝对尺寸很大的物体。
例如,对于工业换热设备,流体在管束外横向流动的传热过程也可以认为是多孔介质的流动关于传热问题。
这是因为相对换热设备的宏观尺寸来讲,管束外的流体空间即空隙是很小的。
因此,可以这样理解,无论固体骨架间空隙的绝对尺寸多大或多小,只要其结构特性符合上述限制,就可以认为是多孔介质。
二、结合达西定律,多孔介质理论在土壤冻胀问题中的数学模型(一)土壤冻胀问题的工程背景。
在我国东北、华北、西北地区部分土地属于季节性冻土,这种灾害一旦发生,会造成各种基础设施的破坏,严重影响当地人民生活和工农业生产。
解决冻土问题也是“青藏铁路”、“青藏公路”、“西气东输”、“西电东送”等重大项目的关键突破口。
土壤在自然冻结时,未冻结区的水分不断向冻结区迁移和积聚,并形成冻结冻胀区,所形成的冻胀力一旦大于上部基础设施的自重,就会造成基础设施的变形和破坏,所形成的冻胀力一旦大于上部基础设施的自重,就会造成基础设施的变形和破坏。
化工工程中多相流体力学与传热传质研究及应用
化工工程中多相流体力学与传热传质研究及应用摘要：本文将介绍化工工程中多相流体力学与传热传质研究的相关内容，包括多相流动的基本概念、流态分类及其相应的传热传质特性，以及在化工工程领域中多相流体力学和传热传质的应用实例，如在化工反应器设计和石油化工等领域中的应用。
通过对多相流体力学与传热传质技术的研究和应用，可以提高化工工程过程的效率和可靠性，实现资源的节约和环境保护的目标。
关键词：化工工程；多相流体力学；研究应用前言化工工程是现代工业的重要领域之一，多相流体力学和传热传质是化工工程领域的重要研究方向。
多相流体力学和传热传质的研究和应用可以有效地预测和分析化工工程流程的流动和传热传质特性，指导工艺流程和设备设计的优化和改进，提高化工工程的效率和安全性。
本文将对多相流体力学和传热传质的基本概念和理论进行阐述，并重点分析其在化工工程中的应用，探讨其在化工工程中的意义和发展趋势。
一、化工工程中多相流体力学与传热传质的重要性和应用领域化工工程中的多相流体力学和传热传质是一个重要的研究领域，涉及到各种化工过程中的物质传输和反应。
多相流体力学研究的是两种或两种以上物质在一定空间范围内的运动规律和相互作用，而传热传质则是研究物质之间的热量和物质的传输规律。
在化工工程中，涉及到许多多相流体力学和传热传质现象的实际应用，例如：气体分离、催化反应、干燥、萃取、混合、液-液萃取、晶体生长等过程。
多相流体力学和传热传质的研究在化工工程中有着重要的应用。
通过对多相流体力学和传热传质的研究，可以帮助工程师们更好地设计和优化化工过程，提高生产效率和产品质量。
例如，在反应器设计中，需要研究多相反应的传质和传热过程，以保证反应过程的高效和稳定性。
在气体分离过程中，需要研究气体在多孔介质中的传质和传热特性，以提高气体分离的效率和纯度。
在干燥过程中，需要研究湿气在干燥介质中的传质和传热特性，以保证干燥过程的高效和产品质量。
多相流体力学和传热传质在化工工程中有着重要的应用，是化工工程中不可或缺的研究领域。
多孔介质 传热 传质
多孔介质传热传质
多孔介质是一种非常常见的物质，它具有微观孔隙和孔道，在传热和传质领域中具有广泛的应用。
多孔介质通过其孔隙和孔道使流体在其中流动，从而实现传热和传质。
在传热方面，多孔介质的传热机制主要包括对流、辐射和传导。
具体来说，在多孔介质中，对流主要是通过孔道中的流体流动实现的；辐射主要是通过孔道中的物体表面之间的热辐射实现的；而传导则是通过多孔介质中的实体物质实现的。
这些传热机制共同作用，为多孔介质的传热提供了多种途径。
在传质方面，多孔介质的传质机制主要包括分子扩散和对流扩散。
分子扩散是指分子在多孔介质中由高浓度区向低浓度区的扩散；而对流扩散是指流体中的物质通过孔道中的流动实现的。
这两种传质机制共同作用，为多孔介质的传质提供了多种途径。
总体来说，多孔介质在传热传质领域中具有广泛的应用，例如在能源、化工、环保等领域中，多孔介质的传热传质技术被广泛应用。
此外，多孔介质的传热传质领域也是一个活跃的研究领域，各种新的传热传质技术和理论正在不断涌现。
- 1 -。
多孔介质的传质特性与应用
多孔介质的传质特性与应用多孔介质是一种非常重要的物质，在许多领域都有广泛的应用。
它的传质特性是其应用的关键因素之一。
在这篇文章中，我们将讨论多孔介质的传质特性及其应用。
一、多孔介质的定义多孔介质是一种具有许多微小孔隙和通道的物质。
这些孔隙和通道可以是连通的或不连通的，但它们都具有一定的大小和形状。
多孔介质可以是固体、液体或气体，它们的孔隙可以是宏观的、中等大小的或微小的。
例如，在固体多孔介质中，通道可以是纳米尺度的孔隙、微米尺度的毛细管或介于这两者之间的大孔隙。
二、多孔介质的传质特性多孔介质的传质特性包括两个方面：质量传递和热传递。
1. 质量传递多孔介质中的质量传递可以是气体、液体或溶质在介质中的扩散、对流或组合的方式。
扩散是指物质在多孔介质中由于浓度差异而发生的自然扩散。
对流是指物质在多孔介质中由于流体的流动而产生的质量传递。
在多孔介质中存在着复杂的相互作用，例如浸润、毛细力、表面张力、惯性效应等，它们会影响质量传递的速率和方向。
多孔介质中质量传递的速率与介质的孔径、吸附、扩散和对流来的性质有关。
2. 热传递多孔介质中的热传递是指介质内部的热量传递。
在多孔介质中，热量可以通过传导、对流、辐射和相变传递等方式传递。
传导是指通过介质的热传导而传递热量。
对流是指通过流体的流动而传递热量。
辐射是指通过辐射而传递热量。
相变传递是指通过相变（例如蒸发、凝结、冻结和融化）而传递热量。
多孔介质中热传递的速率与介质的孔径、热导率、比热和扩散系数等因素有关。
三、多孔介质的应用多孔介质的应用非常广泛，例如它们可用于传质、过滤、分离和催化等。
下面我们将详细介绍其中的一些应用。
1. 传质多孔介质可以用于传质过程，例如在某些生物化学反应中，生物分子需要通过多孔介质进行传质才能达到反应。
在化学反应中，分子会沉积在多孔介质中，随着化学反应的进行，将会释放反应产物和要素。
对于高效传质的研究，考察介质孔隙的大小和形状、表面特性以及对传质的影响是很重要的。
毛细多孔介质干燥过程中传热传质模型研究和应用
第二章毛细多扎介质十煤过程数学模型绝热绝湿或对称边界图２－２韫多；晰恒定速干燥聆设Ｆ谴２－２Ｔｈｅ涮ｕ跚ｖｄ∞畸ｄ。
ｙｉｎｇｐ耐ｏｄｏｆｗｄｐ０吼ｂｎｌｃｄｈ在恒速干燥阶段，如图２－２所示，介质上表面含有自由水分，可称之为湿表面。
蒸汽通过边界向外界扩散，并从介质内部不断补充水分，该阶段介质和外界自酌；达到传热传质平衡，表现为干燥速率基本恒定。
当湿表面的自由水分得不到及时补充，该界面上的自由水分可完全蒸发，达到残余饱和度，允质表面将出现干点，湿表面将逐渐向介质内部收缩。
如图２－３所示，假设湿表面处的含湿饱和度始终等于残余饱和度，含湿多孔介质内部将出现两个区域：含湿区和非含湿区，简称湿绝热绝湿或对称边界图２—３含湿多孑Ｌ夼质阵进干燥阶段盹２－３Ｔｈｅｆａｌｌｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｄｒｙｉｎｇｐａ＿ｉｏｄｏｆｗｅｔｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ区和干区。
考虑湿表面及其下面的湿区，该部分的干燥机理和常速干燥期的传热传质过程相似，不同的是干区内部的环境可看成湿区的外部干燥条件，该条件可能刁呕定。
湿表面始终有自由水分，蒸发出来的蒸汽要通过于区内部的传输，才能最终扩散到外环境中去，干燥速率受到限制，进入降速干燥阶段。
出现干区后，热量先传至表面，再向介质内部传递。
由于湿表面的深度逐渐增大，而外部干区的导热系数由于水分的减少而减小，以及传热距离增大，故于噪速率受传热的影响加大，此时蒸汽的传输还要受介质内部相当高的扩散阻力影响。
在此阶段，由于干燥刚氐了湿份在介质内部的传输速度，干燥速率下降比铰快。
综上所述，常速干燥期与介质外部干燥条件控制过程，降速干燥期第三章数值求解方法与程序编制图卜１计算软件数据输＾，界面图卜２计算结果ｉ《周界面Ｆｉ９３－２Ｖｉｅｗｉｎｔｃｒｆ∞ｃｏｆｎ厕ｃａｌＴ吲Ｉ如３９第三章数值求解方法与程序编制圈３＿３诗算结果数据报丧格式Ｆｉｇ，３－３Ｄａｔａ［ｑａｍｔｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｉｎｓ器烧环。
在加热器后，用数字式温度湿度计测量热空气的相对湿度，用探针式Ｋ型热电偶测量热空气温度，该热电偶直接与温度多点记录仪连接。
多孔介质中的相变传热特性及其在建筑物节能中的应用
61 8 太 阳 能 学 报 23 卷
从建筑物能量综合利用来看 ,过去较为注重发 展“主动式”太阳能建筑能量系统 ,如由电力驱动的 太阳能空调 、采暖及蓄能系统 。这类系统将太阳能 作为低温热源 ,利用相变或非相变工质的强制或热 力循环 ,达到制冷 、制热或储能的目的 。这样的主动 式太阳能利用 ,可以有效地利用低品位 、低密度的太 阳能 ,但设备的初投资较大 ,投入产出比低 ,难以实 际推广应用 。因此 ,就中国的国情来看 “, 被动式”太 阳能利用应该是建筑物能量综合利用的发展方向之 一[1 ] ,也就是要通过各种非强制循环或非热力循环 的方法 ,不消耗大量的电力 ,使热量以自然对流等形 式传递 ,同时 ,利用建筑物内部空间和外部构造 ,使
= keff 2 T - mγ + S
(7)
以上方程中各参数的物理意义分别是 :ε———
相含量 ; V l ———液相速度矢量 ; V g ———气相速度矢 量 ,即蒸汽与空气作为整体运动时的速度矢量;
V v ———蒸汽扩散速度矢量 ,即由于温度梯度引起蒸
5 期 黄晓明等 :多孔介质中的相变传热特性及其在建筑物节能中的应用 61 7
多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究
一、基本原理
多孔介质中的流动过程也具有其独特性。由于孔隙的存在，流体会在固体颗 粒之间流动，形成复杂的流型。同时，由于固体和流体之间的热交换，流动和传 热过程也会相互影响。
二、应用研究
1、能源领域
1、能源领域
在能源领域中，多孔介质相变传热与流动被广泛应用于各种热能存储和转换 系统中。例如，基于相变材料的热能存储系统能够有效地储存和释放大量热量。 在电力需求高峰期，存储的热量可以被用来加热多孔介质，进而驱动涡轮机发电。 而在非高峰期，存储的热量则可以通过多孔介质的自然对流被冷却并储存。
1、能源领域
此外，在燃料电池和太阳能热水器中，多孔介质也扮演着重要的角色。在这 些设备中，多孔介质不仅提供了良好的热交换环境，还能有效地支撑和保护内部 的敏感组件。
2、环境领域
2、环境领域
在环境领域中，多孔介质相变传热与流动也被广泛研究。例如，在污染物治 理中，多孔介质可以作为一种高效的吸附剂和催化剂。通过控制多孔介质的孔隙 率和成分，可以实现对污染物的有效吸附和分解。此外，多孔介质还被用于构建 人工湿地和植物培养床，以去除污染物并提高水质的生物活性。
未来研究方向
未来研究方向
本次演示的研究为多孔介质内的相变传热传质过程提供了有益的参考，但仍 需在以下几个方面进行深入研究：
未来研究方向
1、针对不同类型和性质的多孔介质，研究其物理属性和结构特征对相变传热 传质过程的影响机制；
未来研究方向
2、深入探讨相变介质在不同条件下的热物理性质变化规律，及其对相变传热 传质过程的影响；
文献综述
近年来，随着测量技术的发展，一些新的实验方法，如红外热像仪法、X射线 衍射法等被逐渐应用于相变传热传质实验中，为研究者提供了更为便捷和精确的 测量手段。
经典传热传质学传热传质学-第1章
用式(1.1.2)定义的孔隙率在概念上是非常清楚的，但在实际应用时，仍有很多细
节需要辨清及正确处理。
1.对于非吸湿性多孔材料，由于其固相骨架不吸收水分，多孔材料整体的体积V 不
会因为孔隙中是否有水而发生变化，则可用简单的实验方法求得孔隙率。例如，用水将多孔
材料中孔隙灌满，而后测量孔隙中水的质量，求得其体积，按式(1.1.2)的定义得到孔隙率。
良好的产品性能是材(物)料加工行业追求的主要目标之一，而产品的性能往往更多地 依赖于多孔材(物)料中的固相骨架的性能。因此，讨论这类多孔材(物)料传热传质问题时其 重点不仅是材(物)料内流体相的流动与传热传质而更关注固相骨架本身及流体相对固相骨 架的影响，例如，木材人造板在经受热压加工过程中，板坯内温度分布与含水率分布直接影 响板坯的密度分布，最终影响板材的力学性能。又如，很多多孔性固体产品在干燥过程，为 保证产品质量，往往要求控制其变形，而材料的变形与其中温度分布与含水率分布关系密切。
状态不同，相继发生的传热传质行为也不同。又如，按控制多孔介质中流体的动量、能量和
质量传递的不同模式分类[2,3]。分为：多孔介质中流体流动过程; 多孔介质中热传导及质 量扩散过程; 多孔介质中对流传热及对流传质过程; 多孔介质中相变传热及传质过程等。
在材料学科中，为了更好地认识多孔材料的全貌，对繁多的多孔材料进行了分类与鉴
图 1-3 一种典型的针叶树材南方松粗视构造。
三层细胞壁 胞间层
管胞
微纤丝 晶体
微纤丝 四层胞间层
晶胞
图 1-4 构成针叶树材细胞壁的各元素间的相互关系
4
从以上两个简图中，我们可清楚地看到木材结构的复杂性。关于更多木材结构方面的 知识，读者可阅读有关木材学教材中的相关章节[10,11]。从木材的宏观特性来看，细胞结 构的复杂性表现在如下几个特征同时存在：
多孔介质燃烧技术研究进展及应用
多孔介质燃烧技术研究进展及应用1概述20世纪70年代,英国学者Weinber首次提出超绝热燃烧概念。
多孔介质燃烧是用惰性多孔介质材料取代自由空间,利用其相对于气体而言强大得多的蓄热功能和辐射特性,实现热反馈,即将燃烧产生的热量及尾气中的余热用于加热反应区上游的预混合气,加强火焰中的传热传质过程,从而使燃烧反应大大增强，多孔介质燃烧是用惰性多孔介质材料取代自由空间。
在忽略对外热损失的情况下火焰温度可超过未预热可燃混合气的绝热火焰温度,因此也称为超绝热燃烧（Super-adiabatic Combustion）。
图1 超绝热火焰的形成机理多孔介质燃烧器具有功率大、范围可调、高功率密度、极低的CO和Nox 排放量、安全稳定燃烧、结构紧凑,尺寸大大减小,制造成本低,系统效率较高,消除了额外能耗。
该技术主要包括多孔介质内的预混合气燃烧技术和液体燃料的汽化燃烧技术两部分内容。
2气体燃料在多孔介质中的燃烧气体燃料在多孔介质中的燃烧可以被应用到诸多领域,包括动力工程、化学工艺、生态学、火灾和爆炸的预防等。
实际上,气体在多孔介质中的燃烧又都可以称为滤过燃烧(FiltionCombustion,FC）。
主要包括以下几个方向:多孔惰性介质(PIM)中的燃烧技术,催化性多孔介质中的燃烧技术,可燃多孔介质中的燃烧,多孔介质的燃烧合成或烧结技术等。
2.1天然气在渐变型多孔介质中的燃烧特性试验研究惰性多孔介质中的燃烧。
多孔介质中火焰受限在多孔介质孔隙中,被分成若干个微小火焰,相互制约相互影响,宏观上又表现为均匀的平面火焰。
图2 惰性多孔介质中预混燃烧机理钢瓶额定压力为20MPa,高压天然气经过天然气减压器后通入预混室与空气混合。
由于天然气在减压过程中会出现结露或者结霜现象,导致减压器出口受堵,引起天然气压力和流量波动,不能保证正常供气,所以天然气减压器需要有伴热装。
图3 多孔介质燃烧试验系统燃烧器由预混室和燃烧室组成。
因为燃烧过程天然气与空气当量配比接近1:10 。
建筑多孔介质传热传质机理研究及应用
建筑多孔介质传热传质机理研究及应用建筑多孔介质传热传质机理是研究建筑中空气、水汽、热量在多孔介质内传递规律的学科，其研究与应用可帮助提高建筑节能、舒适性和安全性。
本文将从多孔介质传热传质的基本原理、模拟方法和应用案例三个方面进行阐述。
一、多孔介质传热传质基本原理热传递是建筑空调、供暖、通风、隔热等领域常见的过程，而多孔介质作为建筑中常见的媒介，其热传递过程的规律对于建筑热工学的研究和应用有着重要的意义。
多孔介质传热传质的基本原理涉及以下几个方面：1、多孔介质中空气流动多孔介质中的空气流动与建筑中空气流动的特点有相似之处，但由于多孔介质的复杂性，其空气流动的速度和方式有所变化。
空气在多孔介质中的流动受到孔径、孔隙度、空气黏滞性等多种因素的影响，其流动方式可分为层流和湍流，其过程中还伴随着物质的热量和水汽的传递。
2、多孔介质中热传递规律多孔介质中的热传递规律与空气流动规律密切相关。
多孔介质内部温度和湿度分布的不均匀性会导致空气温度和湿度的不均匀变化，从而影响热量的传递。
同时，多孔介质内部的散热方式也是影响热传递规律的因素之一。
散热方式包括辐射、对流和传导三种方式，不同的多孔介质对于散热方式的响应也不同。
此外，多孔介质中水汽传递规律也需要考虑，因为水汽的存在会影响多孔介质的导热性能，进而影响热传递。
3、多孔介质中物质传递规律多孔介质中的物质传递规律也是建筑中多样化的传递过程之一。
其物质传递规律主要由气相和液相两种环境因素共同影响。
对于气相，其传递规律与空气流动规律相近，与热传递规律也存在相互制约的关系；对于液相，多孔介质的孔径和孔隙度会影响其液相传递。
此外，多孔介质内物质传递还会受到多种因素的影响，如相对湿度、毛细作用、表面张力等。
二、多孔介质传热传质模拟方法多孔介质传热传质模拟是探究多孔介质传递规律的重要途径。
目前，多孔介质传热传质模拟方法主要有以下三种：1、流场数值模拟流场数值模拟通过数学模型来描述多孔介质内空气流动的规律。
探索多孔介质在暖通空调中的应用
探索多孔介质在暖通空调中的应用摘要:多孔介质由于其具有比表面积大、热导率低、良好的蓄能性能等特点，在许多工程领域有广泛的应用。
本文简要总结和介绍了多孔材料种类、主要性能及在大空间建筑的暖通空调领域的主要的应用，并对其在暖通空调领域应用过程中存在的主要问题进行了分析，以便为其进一步的研究及应用提供参考。
关键字：多孔介质暖通空调应用前言很多学者都曾对大空间建筑气流组织进行过模拟研究，其处理边界条件的方法不一而足，针对其研究建筑对象不同而不同。
近年来随着生活水平的提高，人们对空调要求也日益提高。
我国能源利用率一直处于较低水平，而暖通空调领域消耗了我国全部能源的三分之一，暖通空调行业的节能潜力是很大的。
在“节能减排”、建设节约型社会的背景之下，利用开发多孔材料为该领域的节能又提供了一条新的方法。
多孔介质指多孔固体骨架构成的孔隙空间中充满单相或多相固体的介质，由于其密度小、质量轻、比表面积大、力学性能高、热导率低、吸能性能好等优异的物理和力学性能，已成为有巨大潜力的功能结构材料。
多孔介质自身是多种物质状态的集合体，但由于特殊的物理属性和特有的运输方式，使其在不同的应用场合可以发挥全然不同的作用，因此多孔材料在各工程领域中有着广泛的应用。
多孔介质的特点及性质直观上来讲多孔介质实际上是指固体物质组成的骨架以及由骨架分隔成大量微小空隙所构成的物质。
所以孔隙是物质中存在的空而无物的空间，其中极其微小的可视为“分子间隙”，而其极大者被称作“孔洞”。
多孔介质中的孔隙尺寸是介于以上两者之间的。
Manegold曾设计了一套空隙空间的分级方法，他将孔隙分为空隙、毛细管隙、迫开隙。
三种孔隙分别具有以下特点：空隙的内壁对其内部水动力学流动影响不大；毛细管隙的内壁对其内部水动力学流动影响很大但不会影响流体分子结构；迫开隙的内壁会影响流体分子结构。
Bear,Zaslavsky和Irmay总结了多孔介质更为普遍的特点：1）多孔介质是多相物质所占据的空间，且多相物质中至少有一相不是固体，固体部分被称作骨架，而多孔介质范围内没有固体的那部分空间称作孔隙空间。
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刘 伟 范爱武 黄晓明 著
北 京
内
容
简
介
多孔介质 中质量 、动量 及能量的传 递现象遍及 于自然现象 和工农业 生产的许多领域 ，有着广泛的应用背景 。 本书内容包括饱和 、非饱和多孔 介 质的理论分析和数学模型 ， 裸露土壤 及含植物土 壤中热量与 物质的迁 移 ， 土壤盐渍化的机理 、预报和实验 ，多孔介质分形的研究进展 ，以及多孔 流干燥 、 生物传热 、 太阳能热气流发电等领域的应用。 介 质理论在建 筑节能 、 太阳温室 、 多孔填料 、 航天器 热控制 、Ｃ Ｏ ２ 吸附 、 对 本书体系完整、 内容全面， 可供能源 、动力、 化工、 材料、 物理、 电子 、农业 等领域的科技究人员参考，也可作为大专院校有关专业研究生的教学用书。
Байду номын сангаас
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前 言
自然现象 、生命现象和诸多生产领域中涉及的多孔介质传热与流动问题十分复杂 ， 尤 其是多孔介质 中的相变传热与 流动问题 ， 涉及工程 热物理学 科与其 他多个学 科的广泛 交 叉 ，因此精确描述和揭示多孔介质中能量 、 动量和质量的传输机理和规律十分困难 。 国内 外研究以无相 变的饱和多孔介 质问题居多 ， 对非饱 和多孔介 质中相 变传热与 流动的研 究 较少 。迄今为止 ， 国内尚缺少上述领域的研究专著 ，也没有较为合适的本科和研究生教材 。 自 ２０ 世纪 ８０ 年代以来 ，本书的第一著者一直从事多孔介质传热传质的课题研究 ， 并 为博士和硕士研究生讲授 “多孔介质传热与流动 ” 课程 ，而且近年来 ， 为了总结教学和研究 工作 ， 在 不断 完善课 程讲 义的 基础上 ， 一 直在 进行本 书的 撰写工 作 。 尽管 本 书定 稿已 值 ２００６ 年秋 ， 但终于完成了系统 介绍多孔介质传 输理论和应用研究 进展的夙愿 。 希望 本书 的出版能为推动国内多孔介质传热传质方向的教学和研究 ，尽一点绵薄之力 。 关于多孔介质学科方向的课题研究 ，著者有几点基本的看法 。 第一 ， 多孔介质自身只 是多种物质状态的集合体 ，但由于其特殊的物理属性和特有的输运性质 ， 以致在不同的应 用场合 ， 可以发挥全然不 同的作用 ， 因此理论 研究要与 实际应用 相结合 ， 并指 导工程和 科 学实践 ，这是科学研究的意义所在 。 第二 ，多孔介质的应用领域很宽 ， 一些新兴技术也在不 断涌现 ， 因此只有以多学 科交叉的视角 ， 不断 在新的领 域拓展新 的研究 方向 ， 才能获得 新 的发展和突破 ，使该学科方向的研究始终充满生机与活力 。 第三 ， 工程和生产实践中所遇 到的多孔介质 相变传热与流动 的问题往往十 分复杂 ， 精确的 理论建 模和准确 的实验模 拟 都比较困难 ， 因此在研究 方法上 ， 要在对传输 过程各种 物理机制 深刻分 析的基础 上 ，抓 住 矛盾的主要方面 ，忽略次要因素 ， 将过程的主要规律及其内在联系抽象出来进行分析和研 究 ，从而深入认识并揭示各种实际输运现象的物理本质 。 基于此 ， 著者试图在本书中按照 “理论与应用相结合 ” 这一主线 ，将多年来在教学和研究工作中积累的心得和体会 ， 进行较 为系统的归纳 和总结 ，使 读者在研究对象 、 研 究内容和 研究方法 上 ， 对多孔介 质传热传 质 理论及其应用领域 ，有一个相对完整 、 系统的认识和了解 。 本书第一 著者的博士和硕 士研究生为本 书的完成 做出了积 极的贡 献 ，他 （她 ） 们是 范 爱武 、黄晓明 、 张浙 、赵绪新 、 陈威 、刘炳成 、 朱光明 、杨昆 、 刘志春 、明廷臻 、 万忠民 、陈丽湘 、 张学伟 、盖东兴 、 申盛 、邓芳芳 、 韩延明 、曾海波 、 金弋 、王强等 ； 杨金国老师在多孔介质的实 验研究方面提供了大量的帮助和指导 ，没有他 （ 她 ）们卓有成效的工作和全力支持 ， 著者也 不可能完成本书的撰写工作 ，在此一并致谢 。 本书 的研究工 作得到 了国家自 然科学基 金 （５８９０６４４７；５９９７６０１０；５０３７６０１５）、 教育 部 博 士点专项 基金 （２００００４８７３１；２００４０４８７０３７） 和国 家重点基 础研究 发展计划 —— “９７３ ” 计 项目的连续资助 （２００７Ｃ Ｂ ２０６９０１）， 在此致以诚 挚的感谢 。 正是由于 国家对应用基础 研究
图书在版编目 （Ｃ ） 数据 Ｉ Ｐ 多孔介质传 热传质理论 与应用 ／刘 伟 ，范爱 武 ，黄 晓明著 — 北京 ： 科 学出版社 ，２００６ ＩＳＢＮ ７ ０３ ０１８３１９ ３ Ⅰ． 多 … Ⅱ． ① 刘 … ② 范 … ③ 黄 … Ⅲ． 多 孔介 质 － 传 热 传 质学 中国版本图书馆 ＣＩＰ 数据核字 （２００７） 第 ０１２４５８ 号 责任编辑 ：童安齐 ／责任校对 ：刘彦妮 责任印制 ： 吕春珉 ／封面设计 ：耕者设计工作室 Ⅳ． Ｔ Ｋ １２４
· ｉ·
划 （Ｇ ２００００２６３０３） 的项 目资助 ， 其中 ， 关于 多孔材 料在 节能 中的应 用研 究还得 到了 “９７３ ”
的支持和鼓励 ，才促使著者多年来在多孔介质传热传质理论及其应用的科学研究中 ， 不断 地追寻和探索 ，并努力做一些学科交叉 、 前沿和具有一定创新性的工作 。 限于著者的学识和水平 ，本书难免有不妥之处 ， 恳请读者批评指正 。
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２００６ 年 １２ 月 第 一 版 开 本 ： ７８７× １０９２ １／ １６ ２００６ 年 １２ 月 第 一 次 印 刷 印 张 ： ２７ １／ ２ 印 数 ： １— ２ ５００ 字 数 ： ６２０ ０００