传递过程原理第三章PPT
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北京化工大学化工传递过程原理总复习ppt课件
2、爬流的定义和特点。 3、流函数的定义式。 4、势函数的定义式，势函数存在的判据。 5、掌握本章例题和作业题。 6、欧拉方程的表示方法及应用范围。
2019/12/22
6
第四章 边界层理论基础
1、了解普兰德边界层学说。 2、速度边界层及其厚度的定义。 3、曳力系数的定义式。 4、范宁摩擦系数的定义式。 5、掌握普兰德边界层方程的推导。 6、掌握边界层积分动量方程的推导。 7、掌握本章的例题和习题。
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7
第五章 湍流
1、湍流的特点。 2、雷诺应力定义式。 3、了解雷诺方程的推导。 4、了解普兰德动量传递理论（雷诺方程）。 5、涡流粘度的定义式。 6、普兰德混合长的物理意义。 7、掌握本章的所有例题和习题。
2019/12/22
8
第六章 热量传递概论与能量方程
1、描述热量传递的三种方式、物理定律 和表达式。
4
第二章 连续性方程和运动方程
1、什么是欧拉研究方法？ 2、什么是拉格朗日研究方法？ 3、随体导数、全导数的表达式，
描述随体导数、全导数和偏导数物理意义。 4、熟悉连续性方程、运动方程的推导。 5、掌握不可压缩流体的连续性方程、运动方
程表达式。
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5
第三章 运动方程的应用
1、掌握不可压缩流体的平壁间稳态层流的推导。
2、掌握能量方程的推导。
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9
第七章 热传导
1、描述固体导热的泊松方程、傅里叶第二 定律、拉普拉斯 方程的表达式和应用
2、什么是集总热容法？ 3、Bi准数的定义式及物理意义。 4、Fo准数的定义式。 5、掌握本章的例题和习题。
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第八章 对流传热
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第四章 边界层理论基础
1、了解普兰德边界层学说。 2、速度边界层及其厚度的定义。 3、曳力系数的定义式。 4、范宁摩擦系数的定义式。 5、掌握普兰德边界层方程的推导。 6、掌握边界层积分动量方程的推导。 7、掌握本章的例题和习题。
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第五章 湍流
1、湍流的特点。 2、雷诺应力定义式。 3、了解雷诺方程的推导。 4、了解普兰德动量传递理论（雷诺方程）。 5、涡流粘度的定义式。 6、普兰德混合长的物理意义。 7、掌握本章的所有例题和习题。
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第六章 热量传递概论与能量方程
1、描述热量传递的三种方式、物理定律 和表达式。
4
第二章 连续性方程和运动方程
1、什么是欧拉研究方法？ 2、什么是拉格朗日研究方法？ 3、随体导数、全导数的表达式，
描述随体导数、全导数和偏导数物理意义。 4、熟悉连续性方程、运动方程的推导。 5、掌握不可压缩流体的连续性方程、运动方
程表达式。
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第三章 运动方程的应用
1、掌握不可压缩流体的平壁间稳态层流的推导。
2、掌握能量方程的推导。
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第七章 热传导
1、描述固体导热的泊松方程、傅里叶第二 定律、拉普拉斯 方程的表达式和应用
2、什么是集总热容法？ 3、Bi准数的定义式及物理意义。 4、Fo准数的定义式。 5、掌握本章的例题和习题。
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第八章 对流传热
传递过程原理
质量通量＝
－（质量扩散系数）×（质量浓度梯度）
kg m2
s
[m 2
/
s]
kg / m3
m
jA
DAB
dA dy
(1 3)
通过分析可以得出以下几条结论: ① 动量、热量与质量传递的通量，都等 于该量的扩散系数与该量浓度梯度乘积的 负值，故三类分子传递过程可用一个普遍 化的表达式来表达即：
J
e A
M
d A
dy
j At
jA
j
e A
1-4 普兰特数、施密特数和刘易斯数
实际中往往是二种或三种传递过程同时 存在，这时可以使用如下三个无因次数群 中的两个或三个来表达不同的传递过程之 间的关系。
它们是 ① 普兰特数（plandtl number）
Pr c p k
② 施密特数 (Schmidt number)
传递过程原理
序言 一、 动量、热量与质量传递导论 二、 总质量、总能量和总动量衡算 三~ 六、动量传递（粘性流体流动的微分方程、
运动方程的应用、边界层理论基础、湍流） 七~九、热量传递（热量传递概论与能量方程、
热传导、对流传热） 十~十二、 质量传递（质量传递概论与传质微分
方程、分子扩散、对流传质、相间传质）
第一章 动量、热量与质量传递导论
平衡态：物系的强度性质；如温度、浓度 等物理量不存在梯度
热平衡：指物系内各个点的温度均匀一致 不平衡态：物系内具有强度性质的物理量
不均匀时，物系就会发生变化， 它要朝着平衡态方向转变。
传递过程：处于不平衡态的物系内，物理 量向平衡方向转移的过程。
一般为质量、能量、动量和电量等。 质量传递：高浓度区→→ 低浓度区 能量传递：高温区→→ 低温区 动量传递：垂直于流动方向上，
流体力学 传递过程原理第三章
2 2 2 ux ux ux ux ux ux ux 1 p ux uy uz X ( 2 2 2 ) x y z x x y z
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
u y
Y
1 p
三、平均流速与流动压降
压降：
Δp f p Δp 3μub 2 L x L y0
范宁摩擦因子（推导过程？）：
τs 12 μ 12 f 2 ρub / 2 y0 ρub Re
(2 y0 ) ρub Re = μ
第三章 动量传递变化方程的解
3.1 两平壁间的稳态层流
3.2 圆管与套管环隙间的稳态层流
1 p 2 2 ux ( y y0 ) 2 μ x
抛物线形
当 y 0 时速度最大 1 p 2 umax y0 2 μ x
y 2 ux umax [1 ( ) ] y0
三、平均流速与流动压降
在流动方向上，取单位宽度的流通截面 A 2 y0 1, 则通过该截面的体积流率为 y0
二、套管环隙中的轴向稳态层流
套管环隙中层流的变化方程与圆管相同，即
1 d duz r r dr dr 1 dpd 常数 μ dz
B.C. 为 (I)
r r1 , uz 0
du z , 0 dr
(II) r r2 , uz 0
(III) r rmax , u z umax
一、圆管中的轴向稳态层流
二、套管环隙中的轴向稳态层流
三、旋转黏度计的测量原理
一、圆管中的轴向稳态层流
流体在圆管中的流动问题许多工程科学中遇到。 设：不可压缩流体在 水平圆管中作稳态层流 流动，所考察的部位远 离管道进、出口，流动 为沿轴向的一维流动。 r
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
u y
Y
1 p
三、平均流速与流动压降
压降：
Δp f p Δp 3μub 2 L x L y0
范宁摩擦因子（推导过程？）：
τs 12 μ 12 f 2 ρub / 2 y0 ρub Re
(2 y0 ) ρub Re = μ
第三章 动量传递变化方程的解
3.1 两平壁间的稳态层流
3.2 圆管与套管环隙间的稳态层流
1 p 2 2 ux ( y y0 ) 2 μ x
抛物线形
当 y 0 时速度最大 1 p 2 umax y0 2 μ x
y 2 ux umax [1 ( ) ] y0
三、平均流速与流动压降
在流动方向上，取单位宽度的流通截面 A 2 y0 1, 则通过该截面的体积流率为 y0
二、套管环隙中的轴向稳态层流
套管环隙中层流的变化方程与圆管相同，即
1 d duz r r dr dr 1 dpd 常数 μ dz
B.C. 为 (I)
r r1 , uz 0
du z , 0 dr
(II) r r2 , uz 0
(III) r rmax , u z umax
一、圆管中的轴向稳态层流
二、套管环隙中的轴向稳态层流
三、旋转黏度计的测量原理
一、圆管中的轴向稳态层流
流体在圆管中的流动问题许多工程科学中遇到。 设：不可压缩流体在 水平圆管中作稳态层流 流动，所考察的部位远 离管道进、出口，流动 为沿轴向的一维流动。 r
传递过程导论-20198
1
hh A kA hc A
第二章 有限控制体分析—守恒原理
确定对象及范围：控制面 控制体
特 征 量 特 征 量 特 征 量 特 征 量 变 化 速 输率 入 速 输率 出 速 生率 成 速 率
2.1 质量守恒
流体在管道内流动 进：W1=ρ1 U1 A1 出：W2=ρ2 U2 A2
累积： d M dt
课后思考
7.缓释化肥和缓释农药有何优点。如何控制其缓释 速率。
1.3 类似现象
费克分子扩散定律
jAy
DAB
dA
dy
dT 傅立叶导热定律 q x k dx
牛顿粘性定律
yx
dux dy
jAy
DAB
dA
dy
kg m 2 s
m 2 /s
kg m 3
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
流体层相对运动产生了内摩擦力τ ，宏观表现 为流体的“粘性”。
牛顿粘性定律
yx
dux dy
τ y x ：剪切应力 [ N/m2 ]
μ ：粘度 [ N·s / m 2 ]
du x dy
：ux 在 y 方向上的梯度
m s m
问题探讨 剪切应力（τ ）与动量（mu）之间有何联系？
dux C1 dy
化工传递过程第3章
2.1 动量传递概论 传 扩散传递
递 形 式
分子动量传递
机理
涡流动量传递
对流传递 流体的宏观运动而引起的动量迁移
流体通过相界面的动量传递 2.2 描述流动问题的观点与时间导数
欧拉观点与拉格朗日观点
物理量的时间导数
偏导数、全导数及随体导数
2.3 连续性方程
连续性方程的推导
连续性方程的分析 2.4 运动方程 运动方程的推导
p ρ Y ρg y
积分 p( x, y) ρgy k ( x)
p dk ( x) f ( x) 去x 微分得 x dx
ux 仅是 y 的函数
p 0 z
ux / x 0ux / z 0d ux 1 p 常数 2 μ x dy
2
L
r s ri
流体与管壁间的动量传递系数定义
f s f ub ( ub us ) 2 2
2 u0
壁面处流速
流体的平均流速
流体与壁面之间的动量传递系数 范宁(Fanning)摩擦因数
2 s f 2 u b
CD 2 Fd 2 ρu0 A
管内摩擦压降的达西公式
2 L ub 1 2 p f 4 f 2 f Lub d 2 d
管内摩擦压降的求解归结于动量传递系数或范宁摩擦 因数
范宁摩擦因数 f 求解：
解析解或数值解(层流流动)
半经验理论或实验(湍流流动)
动量传递方程组：
ρ ( ρ u) + 0 θ Du 1 2 ρ ρf B p μ u μ( u) Dθ 3 当流体不可压缩时，ρ=常数
分析作用于流体微元上的体积力及表面力 牛顿型流体的本构及运动方程 以动压力表示的运动方程 柱坐标及球坐标下的运动方程
递 形 式
分子动量传递
机理
涡流动量传递
对流传递 流体的宏观运动而引起的动量迁移
流体通过相界面的动量传递 2.2 描述流动问题的观点与时间导数
欧拉观点与拉格朗日观点
物理量的时间导数
偏导数、全导数及随体导数
2.3 连续性方程
连续性方程的推导
连续性方程的分析 2.4 运动方程 运动方程的推导
p ρ Y ρg y
积分 p( x, y) ρgy k ( x)
p dk ( x) f ( x) 去x 微分得 x dx
ux 仅是 y 的函数
p 0 z
ux / x 0ux / z 0d ux 1 p 常数 2 μ x dy
2
L
r s ri
流体与管壁间的动量传递系数定义
f s f ub ( ub us ) 2 2
2 u0
壁面处流速
流体的平均流速
流体与壁面之间的动量传递系数 范宁(Fanning)摩擦因数
2 s f 2 u b
CD 2 Fd 2 ρu0 A
管内摩擦压降的达西公式
2 L ub 1 2 p f 4 f 2 f Lub d 2 d
管内摩擦压降的求解归结于动量传递系数或范宁摩擦 因数
范宁摩擦因数 f 求解：
解析解或数值解(层流流动)
半经验理论或实验(湍流流动)
动量传递方程组：
ρ ( ρ u) + 0 θ Du 1 2 ρ ρf B p μ u μ( u) Dθ 3 当流体不可压缩时，ρ=常数
分析作用于流体微元上的体积力及表面力 牛顿型流体的本构及运动方程 以动压力表示的运动方程 柱坐标及球坐标下的运动方程
传递过程原理PPT参考课件
• 传递过程的研究内容： 任何学科之所以 成为一门学科，必须具备两个条件：一是要 有统一的研究对象；二是要有统一的研究方 法。
2019/12/14
16
绪论
▲ 学科的研究对象是：研究流体动量、热 量、质量的变化速率（传递速率）规律及影响 因素。
▲ 研究方法：一是数学模型法。即在对 过程深入分析的基础上，建立简化的物理模型， 进而写出数学模型，经简化引入的模型参数， 由实验确定，因此该理论也称半理论半实验法。 另一方法为经验法，即直接通过实验测定过程 参数的变化，拟合出过程规律。
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3
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。
铜液
铜洗 （吸收）
加氨
氢氮气 氨洗 压缩机 （吸收）
循环机
氨合成塔
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氨分离器 （换热）
水冷 （换热）
合成氨
9
绪论
任何化工生产过程中都包含两大类过程： 化学反应过程和物理转化过程。
对任何化工生产过程，不管其工艺如何千 差万别，它们都有一个共性——
在很多相同的设备中进行着原理相同的物理过 程。
传递现象导论
Introduction to Transport Phenomena
2019/12/14
1
传递现象导论
教学安排： • 32学时（1-8周），2学分，考试课程。
化工传递过程课件
详细描述
制药工程涉及药物合成、分离纯化、 制剂制备等技术，旨在开发安全、有 效、质量可控的药物。
04 化工传递过程的优化与控 制
优化方法与策略
数学模型法
建立传递过程的数学模型，通过求解数学模型得到最优解，实现 过程的优化。
实验研究法
通过实验研究传递过程中的各种参数和操作条件，找出最优的参数 和操作条件。
详细描述
分离工程涉及蒸馏、萃取、吸附、膜分离等多种 分离技术，旨在实现高效、低能耗的物质分离。
具体应用
广泛应用于石油化工、精细化工、食品工业等领 域，如石油炼制、合成橡胶、味精生产等过程。
生物反应工程
总结词
生物反应工程是利用生物催化剂 进行物质转化的过程，主要研究 生物催化剂的活性、选择性以及
反应条件。
详细描述
生物反应工程涉及酶动力学、微生 物培养和发酵技术等方面，旨在实 现高效生物转化和产物分离。
具体应用
广泛应用于生物医药、食品添加剂、 燃料乙醇等领域，如抗生素发酵、 维生素C合成等过程。
制药工程
总结词
具体应用
制药工程是研究药物制备和生产过程 的学科，主要关注药物分子传递和分 离技术。
广泛应用于新药研发、药物生产、药物 质量控制等领域，如抗生素、抗病毒药 物、肿瘤药物的研发和生产过程。
智能化技术
智能传感器与控制系统
采用先进的传感器和智能控制系统，实时监测和调控化工传递过程，提高生产效 率和产品质量。
人工智能与大数据技术
利用人工智能和大数据技术对化工传递过程进行优化和预测，实现智能化生产和 管理。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
流体动力学研究流体运动的基本 规律，包括流体静力学、一维流
传播学第三章 人类传播结构与模式(一)(1)
汉语意义 气愤，悔恨
英语意义 不耐烦 为自己鼓掌，不 谦虚 不礼貌
表演者或讲话人 感谢，表友好 回应观众的掌声 目不转睛地看 好奇，惊讶
嘘声
拍别人脑袋
反对，责骂
疼爱，侮辱人
要求安静
安慰，鼓励
意义相同，动作有异
意义 过来
中国的态势语
美国的态势语
手心向下手指弯曲 手心向上食指弯 曲
拦车
手心向下，手掌上 握拳，伸出拇指 下挥动
如果受传者决定
要接受某些讯息， 必须把握其语法 信息，将符码还 原成具体的信息 内容，重建其意 义。
嵩县旅游网上有这样一则新闻
《嵩县县长李大伟在白云山调研时即兴赋诗畅抒游感》
刊发时间：2009年7月27日
7月25日上午，嵩县
新任县长李大伟在白 云山小黄山调研时， 为白云山美景所叹服， 当即赋诗一首盛赞白 云山，抒发了心中的 无限感慨。
文中还附上了县长的诗作：身登白云山，了
烦自成仙；五毒随风去，清白云间。
受众的解码过程受到了来自文本的约束力 和影响力，对媒介讯息有三种解读形态：
同向解读或“优先式解读”
(preferred reading)
妥协式解读
食指指向自己鼻尖 拇指指向自己胸 口
自己
时空语言符号
• 也称位置语言，指人们对时间和空间的利用方 式。
• 交流的距离划分为：
– 亲密距离（45厘米） – 个人距离（45--120厘米）
– 社交距离（120--360厘米）
– 公众距离（360厘米以上） ——霍尔《沉默的语言》
LOGO
信 息 的 分 类
性
质
社会信息 自然信息
热传递ppt课件
02 热传导
热传导的定义
热传导：是指热量在物体内部通过分 子、原子等微观粒子的运动传递的过 程。
热传导主要发生在固体、液体和气体 中，因为这些物质都是由微观粒子构 成的，微观粒子之间的相互作用会导 致热能的传递。
热传导的本质是微观粒子动能的传递， 即微观粒子之间相互碰撞，将动能从 高能量的粒子传递给低能量的粒子。
建筑保温
通过使用保温材料，减少建筑物的 热量散失，提高建筑的保温性能。
电子散热器
通过导热材料将电子元件产生的热 量传递到散热器上，再通过散热器 将热量散发到空气中，保证电子元 件的正常工作温度。
03 对流换热
对流换热的定义
总结词
对流换热是指热量通过流体的流动传递过程。
详细描述
对流换热是热传递的一种形式，涉及流体的流动和温度变化。当流体与固体表 面接触时，由于温度差异，会发生热量传递，导致流体和固体之间的温度趋于 一致。
02
在火力发电站中，燃料燃烧产生的热量通过热传递传递给水，
使水变成高温高压蒸汽，推动涡轮机发电。
塑料加工
03
塑料加工过程中，高温加热使塑料软化或熔化，通过热传递实
现塑料的加工成型。
热传递的未来发展
01
高效节能技术
方向。如新型的隔热材料和高效换热器的研究和应用。
对流换热的分类
总结词
对流换热可以分为强制对流和自然对流两类。
详细描述
强制对流是指由于外部力（如泵、风扇等）驱动流体运动而产生的热量传递。自 然对流是指由于流体内部密度差异而自然产生流动，进而发生热量传递。
对流换热的应用实例
总结词
对流换热在日常生活和工业生产 中广泛应用。
2. 发动机冷却
传递过程原理课件
传递过程
在多孔介质中产生的传递过程， 涉及到流体与固体骨架之间的相 互作用，如渗流、扩散、对流等 。
传递过程原理的研究内容
传递过程的基本规律
研究传递过程中物质、能量和信息的 传递规律，如守恒定律、扩散定律、 牛顿定律等。
多孔介质中的传递过程
传递过程的数值模拟
利用数值方法模拟和预测传递过程， 如有限差分法、有限元法、有限体积 法等。
为了适应未来研究的需要，需要加强基 础研究，培养具有创新思维和实践能力 的人才，同时加强国际合作与交流，推
动传递过程原理研究的不断发展。
传递过程控制方法
01
02
03
直接控制法
通过直接调节输入变量， 使输出变量到达预定值。
反馈控制法
利用系统输出反馈信息， 通过调整输入变量，使输 出变量维持在预定值。
前馈控制法
根据输入变量对输出变量 的影响，预测未来输出变 量变化趋势，提前调整输 入变量。
传递过程模拟方法
数学模型法
建立传递过程的数学模型 ，通过数值计算模拟传递 过程。
研究多孔介质中流体流动、传热和传 质等过程的机理和规律。
传递过程原理的应用领域
能源领域
环境工程
涉及石油、天然气、煤等化石能源的开采 、运输和利用，以及太阳能、风能等可再 生能源的开发和利用。
涉及废气、废水、固体废物的处理和处置 ，以及环境监测和污染控制等领域。
化学工程
生物工程
涉及化工生产过程中的传递过程，如反应 器设计、分离工程、热力学等领域。
涉及生物反应过程中的传递过程，如发酵 工程、酶反应工程等领域。
PART 02
传递过程的基本原理
牛顿粘性定律与层流、湍流
牛顿粘性定律
在多孔介质中产生的传递过程， 涉及到流体与固体骨架之间的相 互作用，如渗流、扩散、对流等 。
传递过程原理的研究内容
传递过程的基本规律
研究传递过程中物质、能量和信息的 传递规律，如守恒定律、扩散定律、 牛顿定律等。
多孔介质中的传递过程
传递过程的数值模拟
利用数值方法模拟和预测传递过程， 如有限差分法、有限元法、有限体积 法等。
为了适应未来研究的需要，需要加强基 础研究，培养具有创新思维和实践能力 的人才，同时加强国际合作与交流，推
动传递过程原理研究的不断发展。
传递过程控制方法
01
02
03
直接控制法
通过直接调节输入变量， 使输出变量到达预定值。
反馈控制法
利用系统输出反馈信息， 通过调整输入变量，使输 出变量维持在预定值。
前馈控制法
根据输入变量对输出变量 的影响，预测未来输出变 量变化趋势，提前调整输 入变量。
传递过程模拟方法
数学模型法
建立传递过程的数学模型 ，通过数值计算模拟传递 过程。
研究多孔介质中流体流动、传热和传 质等过程的机理和规律。
传递过程原理的应用领域
能源领域
环境工程
涉及石油、天然气、煤等化石能源的开采 、运输和利用，以及太阳能、风能等可再 生能源的开发和利用。
涉及废气、废水、固体废物的处理和处置 ，以及环境监测和污染控制等领域。
化学工程
生物工程
涉及化工生产过程中的传递过程，如反应 器设计、分离工程、热力学等领域。
涉及生物反应过程中的传递过程，如发酵 工程、酶反应工程等领域。
PART 02
传递过程的基本原理
牛顿粘性定律与层流、湍流
牛顿粘性定律
第三章--传播的基本过程
（一）线性传播模式
谁
Who?
传者
说什么
Say what?
信息
经什么通道 In which channel? 媒体
对谁说
To whom?
受者
产生什么效果 With what effect? 效果
（一）线性传播模式
D·麦奎尔为“5W”模式做的图示
谁
说什么
通过什么渠道
对谁
取得什么效果
传播者 控制分析
讯息 内容分析
（一）线性传播模式
但拉斯韦尔模式明显的不足之处，在于它忽略 了传播的反馈问题，使传播过程流于简单化、 线性化，并过高估计了传播的效果。这正反映 出了传播模式研究的早期特征。
直线性——传播被表述为一种直线型、单向型的过程 孤立性——丝毫不涉及传播过程和社会过程的联系
（一）线性传播模式
针对有人批评这一模式太简单和武断（认定必产生 效果）的情况，在拉斯韦尔提出“5W”模式10周年 之际，布雷多克在《“拉斯韦尔公式”的扩展》 （1958年）一文中又增加了两个“W”：即“在什么情 况下（In Which Circumstances）?为了什么目的 （With Which Aim ）？”构成了“7W”模式，较 “5W”模式又前进了一步。
（二）双向循环与互动模式
为了克服上述性线模式的的局限性，一些传播学者开发 出了双向传播过程模式，引入了“反馈”的机制，从而 更客观、更准确地反映了现实的传播过程。
（二）双向循环与互动模式
2．奥斯古德的双行为模式
1954年，美国心理语言学家奥斯古德在充分认识到“香农—韦弗”模 式的缺陷后，采用了其中合理的内容，设计出了传播的双行为模式。
发出的 信号
收到的 信号
第3章 热传递的基本原理
发电厂动力部分
第三章 热传递的基本原理
3-1 导热
一、导热的基本概念 当物体内部或相互接触的物体间存在温 度差时，热量从高温处传到低温处的过程称 为导热或热传导。
①定义：在没有质点相对位移的情况下，当物体内部 具有不同温度，或不同温度的物体直接接触时，所发 生的热能传递现象。
这种固体壁面同时存在对流和辐射换 热的过程称为复合换热。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器 1．换热器的类型 换热器是实现冷热流体热量交换的设备。 按其工作原理，火电厂中的换热器一般可 分为混合式、表面式和再生式三类。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器
2．换热器内冷热流体的相对流向
3-4 传热过程与换热器
2．削弱传热
削弱传热一般用于减少热力设备及热 力管道对环境的散热，且通过敷设隔热层的 办法来实现。 石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品，是 电厂中广泛采用的隔热保温材料。
多层平壁导热
3-1 导热
对于多层的 圆筒壁仍然可以 利用热阻来求得 导热量、热流密
度，大家想一想
单层圆壁筒的导 热电阻如何求得？
3-2 对流换热
一、对流换热的概念及其类型 当温度不同的各部分流体之间产生宏观的相对运 动时，各部分流体因相互掺混所引起的热量传递过 程，称为热对流。流动着的流体与其相接触的固体 壁面之间的热量传递过程称为对流换热。对流换热 时，流体内部各部分流体之间存在着热对流，并同 时伴有热传导对流换热是热对流和热传导综合作用 的结果。
3-1 导热
数学表达式： q=-λdt/dx （W/m2） q—单位时间通过导体单位面积上的热量, 又称为热流密度; λ — 为导热系数；导热系数的大小取决 于物质的种类和温度;
第三章 热传递的基本原理
3-1 导热
一、导热的基本概念 当物体内部或相互接触的物体间存在温 度差时，热量从高温处传到低温处的过程称 为导热或热传导。
①定义：在没有质点相对位移的情况下，当物体内部 具有不同温度，或不同温度的物体直接接触时，所发 生的热能传递现象。
这种固体壁面同时存在对流和辐射换 热的过程称为复合换热。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器 1．换热器的类型 换热器是实现冷热流体热量交换的设备。 按其工作原理，火电厂中的换热器一般可 分为混合式、表面式和再生式三类。
3-4 传热过程与换热器
二、换热器
2．换热器内冷热流体的相对流向
3-4 传热过程与换热器
2．削弱传热
削弱传热一般用于减少热力设备及热 力管道对环境的散热，且通过敷设隔热层的 办法来实现。 石棉、珍珠岩、矿渣棉等各类制品，是 电厂中广泛采用的隔热保温材料。
多层平壁导热
3-1 导热
对于多层的 圆筒壁仍然可以 利用热阻来求得 导热量、热流密
度，大家想一想
单层圆壁筒的导 热电阻如何求得？
3-2 对流换热
一、对流换热的概念及其类型 当温度不同的各部分流体之间产生宏观的相对运 动时，各部分流体因相互掺混所引起的热量传递过 程，称为热对流。流动着的流体与其相接触的固体 壁面之间的热量传递过程称为对流换热。对流换热 时，流体内部各部分流体之间存在着热对流，并同 时伴有热传导对流换热是热对流和热传导综合作用 的结果。
3-1 导热
数学表达式： q=-λdt/dx （W/m2） q—单位时间通过导体单位面积上的热量, 又称为热流密度; λ — 为导热系数；导热系数的大小取决 于物质的种类和温度;
化工传递过程原理(第三章)
阻力系数
粘性流体动量传递研究的重点问题之一就 是动量传递速率，即流体流动的阻力。
流体的流动阻力，是因为粘性流体流过壁 面时，由于壁面的介入使流体内部产生动 量浓度梯度而产生的动量传递，从而消耗 了流体的能量的结果。
流体流动问题按其流动方式不同分类，对 不同流动方式流动阻力的定义不同。
绕流流动与曳力系数
对不可压缩流体仅沿x 方向上的稳态流,连续性方程可以简 化:
u
x
x
u y
y
uz
z
=
=0
0
=0
=0
=0 =0
ux 0 x
Dux
D
X
p x
2ux y 2
2ux x2
2ux z 2
u y y y
u y u y z z
y 2 x
它满足以下边界条件:
y y0 ux 0
y 0 dux / dy 0
解微分方程同时利用边界条件得出流体流速分布关系
ux
1
2
p x
y2 y02
平辟间轴向平行层流的奈维-斯托克斯方程解析解
在平壁中心处，流体的速度达到最大，于是有：
化工传递过程
第三章 运动方程的应用
运动方程
连续性方程和奈维—斯托克斯方程是描述流体流动规律的 基本方程组。本章开始讨论方程组的求解问题
① 通过求解连续性方程和奈维—斯托克斯方程可以获得流 体流动的速度分布，压力分布，进而计算动量传递的速率 (即流动阻力)。但由于方程本身的非线性特点，即使是对 于层流流动，也仅仅对比较简单的流动情况，才能直接获 得方程的解析解。(对这种简单的问题，可以将方程简化)。
第三章 光合作用--光反应-电子传递PPT课件
1. 反应中心(reaction center) D1PA1
光化学反应是在光系统的反应中心进行的。 反应中心是发生原初反应的最小单位，是指在叶绿体中进 行光化学反应的最基本的色素蛋白复合体。
DPA
原初电子供体 (primary electron donor，D) 反应中心色素分子(reaction center piment，P) 原初电子受体(primary electron acceptor，A)
问题？
光合作用包括的主要环节？ 光能如何转换？ O2从哪里来？ CO2同化在什么地方完成？形成了哪些产物？
.
二、光化学反应
由光引起的反应中心色素分子与原初电子 受体间的氧化还原反应。
光能通过反应中心色素转变为电能。
Hv
D1PA1
D1P*A1
D1P+A1
1. 反应中心
2. PSⅠ和PSⅡ
D+1PA1-
①PSⅡ复合体
⑤PSⅠ复合体
②质醌(PQ)
⑥铁氧化蛋白和铁氧化蛋白—
③Cytb6/f复合体
NADP+还原酶
④质蓝素(Plastocyanin，PC)
①PSⅡ复合体
含有多亚基的蛋白复合体。
➢ 聚光色素复合体Ⅱ ➢ 中心天线 ➢ 反应中心 ➢ 放氧复合体（OEC） ➢ 细胞色素 ➢ 多种辅助因子
中国科学院生物物理研究所
101－102
反应部位 PSⅠ、PSⅡ颗粒 类囊体膜 类囊体 叶绿体间质
是否需光 需光
不一定，但受光促进 不一定，但受光促进
原初反应学习导图—讲故事
故事名称
故事概况
发生时间
发生地点
光合
故事主角
蕴含的意义
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边界条件（B.C.）： （1） y y0 , ux 0; （2） y y0 , dux dy 0 速度分布为
1 p 2 2 ux ( y y0 ) 2 μ x
抛物线形
当 y 0 时速度最大 1 p 2 umax y0 2 μ x
y 2 ux umax [1 ( ) ] y0
（1）非线性偏微分方程； （2）质点上的力平衡，仅能用于规则的层流求解。
动量传递变化方程的分析
变化方程组求解的分类：
（1）对于非常简单的层流，变化方程源自简化后， 其形式非常简单，可直接积分求解—解析解； （2）对于某些简单层流，可根据流动问题的物理 特征进行化简。简化后，积分求解—物理近似解； （3）对于复杂层流，可采用数值法求解；将变化 方程离散化，然后求差分解； （4）对于湍流，可先进行适当转换，再根据问题 的特点，结合实验，求半理论解。
动量传递变化方程的分析
动量传递变化方程组：
ρ ( ρu) + 0 θ
当流体不可压缩时，ρ=常数
Du 1 2 ρ ρf B p μ u μ( u) Dθ 3
u 0
Du ρ ρf B p μ 2 u Dθ
动量传递变化方程的分析
ux u y uz 0 x y z
2 u y 2 u y 2u y 1 p ux uy uz Y ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ y x y z p ρY ρg y u y u y u y u y
一、变化方程的简化
2u x p μ( 2 ) x y p ρY ρg y p 0 z
（ a） (b) (c)
（b）对 y 积分得
p( x, y) ρgy k ( x)
对x 微分得
p dk ( x) f ( x) x dx
因
ux / x 0
ux / z 0
ux 仅是 y 的函数
式（a）变为
d 2ux 1 p 常数 2 dy μ x
二、变化方程的求解
2 ub umax 3
三、平均流速与流动压降
压降：
Δp f p Δp 3μub 2 L x L y0
范宁摩擦因子（推导过程？）：
τs 12 μ 12 f 2 ρub / 2 y0 ρub Re
式中
(2 y0 ) ρub Re = μ
第三章 动量传递变化方程的解
3.1 两平壁间的稳态层流
3.2 圆管与套管环隙间的稳态层流
一、圆管中的轴向稳态层流
二、套管环隙中的轴向稳态层流
三、旋转黏度计的测量原理
一、圆管中的轴向稳态层流
流体在圆管中的流动问题许多工程科学中遇到。 设：不可压缩流体在 水平圆管中作稳态层流 流动，所考察的部位远 离管道进、出口，流动 为沿轴向的一维流动。 r
y
(
uy
2
x
2
uy
2
y
2
uy
2
z
2
)
2 2 2 uz uz uz uz uz uz uz 1 p ux uy uz Z ( 2 2 2 ) x y z z x y z
变量数：ux，uy，uz，p；方程数：4
2 2 2 ux ux ux ux ux ux ux 1 p ux uy uz X ( 2 2 2 ) x y z x x y z
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
u y
Y
1 p
动量传递变化方程的分析
变化方程组的求解目的—获得速度与压力分布
ux ux ( x, y, z, θ ) u y u y ( x, y, z, θ ) uz uz ( x, y, z, θ ) p p( x, y, z, θ )
动量传递变化方程组的特点：
动量传递系数 CD （或 f ）等。
第三章 动量传递变化方程的解
3.1 两平壁间的稳态层流
一、变化方程的简化 二、变化方程的求解 三、平均流速与流动压降
一、变化方程的简化
物理模型：流体在两 平壁间作平行稳态层流 流动，例如板式热交换 器、各种平板式膜分离 装置等。 y
y0 o 流向 y0
x
z
设ρ=常数；稳态；远离流道进、出口；流体仅沿 x方 向流动： u y uz 0
三、平均流速与流动压降
在流动方向上，取单位宽度的流通截面 A 2 y0 1, 则通过该截面的体积流率为 y
Vs 2 ux dy 2
0 y0 y0 0
平均流速：
2 p 3 Vs y0 3 μ x
1 p 2 2 ( y y0 )dy 2 μ x
0
1m
3 Vs Vs 2 p y0 1 p 2 ub y0 A 2 y0 3μ x 2 y0 3 μ x
一、变化方程的简化
（1）连续性方程的简化
x
ux u y uz 0 x y z
u x 0 x
（2）运动方程的简化 x 方向：
ux ux ux ux 2ux 2ux 2ux 1 p ux uy uz X ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ x x y z
2u x p μ( 2 ) x y
一、变化方程的简化
z 方向：
uz uz uz uz 2uz 2uz 2uz 1 p ux uy uz Z ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ z x y z
p 0 z
y 方向：
z
一、圆管中的轴向稳态层流
柱坐标连续性方程的简化
1 1 uθ u z (rur ) 0 r r r θ z
u z 0 z
N-S方程简化 r 分量:
2 ur ur uθ ur uθ ur ur uz ' θ r r θ r z 2 2 1 1 pd 1 ur 2 uθ ur ν (rur ) 2 2 2 2 ρ r r θ z r θ r r r
1 p 2 2 ux ( y y0 ) 2 μ x
抛物线形
当 y 0 时速度最大 1 p 2 umax y0 2 μ x
y 2 ux umax [1 ( ) ] y0
（1）非线性偏微分方程； （2）质点上的力平衡，仅能用于规则的层流求解。
动量传递变化方程的分析
变化方程组求解的分类：
（1）对于非常简单的层流，变化方程源自简化后， 其形式非常简单，可直接积分求解—解析解； （2）对于某些简单层流，可根据流动问题的物理 特征进行化简。简化后，积分求解—物理近似解； （3）对于复杂层流，可采用数值法求解；将变化 方程离散化，然后求差分解； （4）对于湍流，可先进行适当转换，再根据问题 的特点，结合实验，求半理论解。
动量传递变化方程的分析
动量传递变化方程组：
ρ ( ρu) + 0 θ
当流体不可压缩时，ρ=常数
Du 1 2 ρ ρf B p μ u μ( u) Dθ 3
u 0
Du ρ ρf B p μ 2 u Dθ
动量传递变化方程的分析
ux u y uz 0 x y z
2 u y 2 u y 2u y 1 p ux uy uz Y ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ y x y z p ρY ρg y u y u y u y u y
一、变化方程的简化
2u x p μ( 2 ) x y p ρY ρg y p 0 z
（ a） (b) (c)
（b）对 y 积分得
p( x, y) ρgy k ( x)
对x 微分得
p dk ( x) f ( x) x dx
因
ux / x 0
ux / z 0
ux 仅是 y 的函数
式（a）变为
d 2ux 1 p 常数 2 dy μ x
二、变化方程的求解
2 ub umax 3
三、平均流速与流动压降
压降：
Δp f p Δp 3μub 2 L x L y0
范宁摩擦因子（推导过程？）：
τs 12 μ 12 f 2 ρub / 2 y0 ρub Re
式中
(2 y0 ) ρub Re = μ
第三章 动量传递变化方程的解
3.1 两平壁间的稳态层流
3.2 圆管与套管环隙间的稳态层流
一、圆管中的轴向稳态层流
二、套管环隙中的轴向稳态层流
三、旋转黏度计的测量原理
一、圆管中的轴向稳态层流
流体在圆管中的流动问题许多工程科学中遇到。 设：不可压缩流体在 水平圆管中作稳态层流 流动，所考察的部位远 离管道进、出口，流动 为沿轴向的一维流动。 r
y
(
uy
2
x
2
uy
2
y
2
uy
2
z
2
)
2 2 2 uz uz uz uz uz uz uz 1 p ux uy uz Z ( 2 2 2 ) x y z z x y z
变量数：ux，uy，uz，p；方程数：4
2 2 2 ux ux ux ux ux ux ux 1 p ux uy uz X ( 2 2 2 ) x y z x x y z
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
u y
Y
1 p
动量传递变化方程的分析
变化方程组的求解目的—获得速度与压力分布
ux ux ( x, y, z, θ ) u y u y ( x, y, z, θ ) uz uz ( x, y, z, θ ) p p( x, y, z, θ )
动量传递变化方程组的特点：
动量传递系数 CD （或 f ）等。
第三章 动量传递变化方程的解
3.1 两平壁间的稳态层流
一、变化方程的简化 二、变化方程的求解 三、平均流速与流动压降
一、变化方程的简化
物理模型：流体在两 平壁间作平行稳态层流 流动，例如板式热交换 器、各种平板式膜分离 装置等。 y
y0 o 流向 y0
x
z
设ρ=常数；稳态；远离流道进、出口；流体仅沿 x方 向流动： u y uz 0
三、平均流速与流动压降
在流动方向上，取单位宽度的流通截面 A 2 y0 1, 则通过该截面的体积流率为 y
Vs 2 ux dy 2
0 y0 y0 0
平均流速：
2 p 3 Vs y0 3 μ x
1 p 2 2 ( y y0 )dy 2 μ x
0
1m
3 Vs Vs 2 p y0 1 p 2 ub y0 A 2 y0 3μ x 2 y0 3 μ x
一、变化方程的简化
（1）连续性方程的简化
x
ux u y uz 0 x y z
u x 0 x
（2）运动方程的简化 x 方向：
ux ux ux ux 2ux 2ux 2ux 1 p ux uy uz X ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ x x y z
2u x p μ( 2 ) x y
一、变化方程的简化
z 方向：
uz uz uz uz 2uz 2uz 2uz 1 p ux uy uz Z ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ z x y z
p 0 z
y 方向：
z
一、圆管中的轴向稳态层流
柱坐标连续性方程的简化
1 1 uθ u z (rur ) 0 r r r θ z
u z 0 z
N-S方程简化 r 分量:
2 ur ur uθ ur uθ ur ur uz ' θ r r θ r z 2 2 1 1 pd 1 ur 2 uθ ur ν (rur ) 2 2 2 2 ρ r r θ z r θ r r r