化工传递过程基础知识
化工传递过程讲义
《化工传递过程》讲稿【讲稿】第一章 传递过程概论（4学时）传递现象是自然界和工程技术中普遍存在的现象。
传递过程：物理量（动量、热量、质量）朝平衡转移的过程即为传递过程。
平衡状态：物系内具有强度性质的物理量如速度、温度、组分浓度等不存在梯度。
*动量、热量、质量传递三者有许多相似之处。
*传递过程的研究,常采用衡算方法。
第一节 流体流动导论流体：气体和液体的统称。
微元体:任意微小体积。
流体质点：当考察的微元体积增加至相对于分子的几何尺寸足够大，而相对于容器尺寸充分小的某一特征尺寸时，便可不计分子随机运动进出此特征体积分子数变化所导致的质量变化，此一特征体积中所有流体分子的集合称为流体质点。
可将流体视为有无数质点所组成的连续介质一、静止流体的特性（一）流体的密度流体的密度：单位体积流体所具有的质量。
对于均质流体 对于不均质流体点密度dVdM d =ρ *流体的点密度是空间的连续函数。
*流体的密度随温度和压力变化。
流体的比体积：单位流体质量的体积。
MV =υ （二）可压缩流体与不可压缩流体可压缩流体：密度随空间位置和时间变化的流体，称为可压缩流体。
(气体)不可压缩流体：密度不随空间位置和时间变化的流体，称为不可压缩流体。
(液体)（三）流体的压力流体的压力（压强，静压力）：垂直作用于流体单位面积上的力。
A P p =（四）流体平衡微分方程1.质量力(重力)单位流体质量所受到的质量力用B f 表示。
在直角坐标z y x ,, 三个轴上的投影分量分别以 X ﹑Y ﹑Z 表示。
B F V M =ρ2.表面力:表面力是流体微元的表面与其临近流体作用所产生的力用Fs 表示。
在静止流体中，所受外力为重力和静压力，这两种力互相平衡，利用平衡条件可导出流体平衡微分方程。
916:16化工传递过程基础黄山学院化学系首先分析x 方向的作用力，其质量力为由静压力产生的表面力为XdxdydzdF Bx ρ=dydz dx x p p pdydz dF sx ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=12(五)流体静压力学方程流体静压力学方程可由流体平衡微分方程导出。
化工原理传质知识点总结
化工原理传质知识点总结一、基本概念1.1 传质的意义传质是指物质在不同相之间的传递过程。
在化工工程中，传质是指溶质在溶剂中的扩散、对流、传热、反应等传输现象。
1.2 传质的分类传质可以根据溶质与溶剂之间的接触方式分为不同的分类：（1）扩散传质：溶质在溶剂中的自由扩散过程，不需要外力的帮助。
（2）对流传质：通过溶剂的对流运动，加快溶质的扩散速率。
（3）辐射传质：发射源释放的辐射物质在空气中传输的过程。
1.3 传质的单位在化工工程中，我们通常使用质量通量或摩尔通量来描述传质的速率。
质量通量用kg/(m^2·s)或g/(cm^2·min)表示，摩尔通量用mol/(m^2·s)或mol/(cm^2·min)表示。
1.4 传质的驱动力传质的驱动力可以通过浓度差、温度差、压力差等来实现。
在传质过程中，驱动力越大，传质速率越快。
1.5 传质的应用传质在化工工程中有着广泛的应用，例如在化学反应中，传质过程可以影响反应速率和产物浓度。
在洗涤、脱水、吸附等过程中，传质也起到重要的作用。
二、传质过程2.1 扩散传质扩散传质是指溶质在溶剂中的自由扩散过程，不需要外力的帮助。
扩散传质的速率与溶质浓度梯度成正比，与扩散距离成反比，与传质物质的性质、温度等因素有关。
2.2 对流传质对流传质是指通过溶剂的对流运动，加快溶质的扩散速率。
对流传质速率与对流速度和溶质浓度梯度成正比，与传质物质的性质、温度等因素有关。
2.3 质量传递系数质量传递系数是评价传质速率的重要参数，表示单位时间内溶质通过单位面积的传质速率。
它与溶质的性质、溶剂的性质、温度、压力等因素有关。
2.4 传质速率传质速率是指单位时间内溶质通过单位面积的传质量。
它由传质物质的性质、浓度梯度、温度、压力等因素决定。
三、传质原理3.1 扩散传质的原理扩散传质的原理是由于溶质在溶剂中的无规则热运动。
在热运动的影响下，溶质会沿着浓度梯度自行扩散，直到浓度均匀。
化工传递过程基础(第三版)
计算：在流动截面上任取一微分面积dA，其点流速为ux，则通过该微元面积 的体积流率dVs？通过整个流动截面积A的体积流率Vs？
求解： 1.体积流率定义式: 2.体积流率积分: 3.质量流率（w）:
？A
A
w Vs
主体平均流速（ub）: 截面上各点流速的平均值
x方向微分平衡方程：
p X x
y方向微分平衡方程：
p Y y
p Z z
自己推？
z方向微分平衡方程：
※ 静止流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）
fB
单位体积流体的质量力
p
静压力梯度
重要
（五）流体静压力学方程
欧拉平衡微分方程
p X x
p Y y
化工传递过程基础
绪
一、化工研究的基本问题？
论
精馏段操作线 平衡线
过程的平衡和限度 –《化工热力学》 过程的速率和实现过程所需要的设备
• 化学反应速率和设备 –《化学反应动力学》和《化学反应工程》 • 物理过程速率和设备 – 《化工传递》和《化工单元操作》 提馏段操作线
图0-1 McCabe-Thiele图
2
※ DAB：质量扩散系数
ＡＢ Ｄ
ｍ２ ＝ ｓ
※ d(ρA/dy)：质量浓度梯度
A kg 3 y m m
重要
（质量通量）= —（质量扩散系数）x （质量浓度梯度）
二、动量通量、热量通量与质量通量的普遍表达式
（通量）= —（扩散系数）x （浓度梯度）
dux dy
动量通量
dt dy
热量通量
d dy
质量通量
通量
化工传递过程基础知识(ppt 63页)
第二节 湍流传递条件下传递通量的通用表达 式
一、涡流传递的通量表达式
在湍流流体中，质点的脉动、混合和旋涡运动，使动、热、质量的传
递程度大大加剧。仿照分子传递的方程式，1877年Boussinesq提出了涡流
d (ux )
dy
——在y方向上的动量浓度梯度，kg m / s m
。
“－”表示动量通量的方向与动量浓度梯度的方向相反，即动量朝着速度降 低的方向传递。 动量通量 = －动量扩散系数×动量浓度梯度
四、动量通量与剪应力
两层流体以ux1和 ux2向前运动，且分子运动引起分子在流层间交换。若质 量为m的流体从1层跳到2层，动量由mux1 增到 mux2 ，同时质量为m的流体 从2层下到1层，动量由mux2减少到 mux1 。从宏观上表现为1层受到2层的 推力，2层受到1层的阻力，动量交换的结果产生了剪应力。
d (cpt)
dy
——在y方向上的热量浓度梯度，
J
/ m3 m
。
“－”表示热量通量的方向与热量浓度梯度的方向相反，即热量朝着 温度降低的方向传递。 热量通量 = －热量扩散系数×热量浓度梯度
三、动量通量
dux d (ux ) d (ux )
dy dy
dy
式中：τ——动量通量（kg·m/s）/（m2·s）；ν ——动量扩散系数，m2/s；
传递方式：由微观分子热运动所产生的传递为分子传递； 依靠宏观的流体质点的运动造成的传递，称为湍流传递。
传递过程的大小常用传递速率或通量（传递量/m2 s）描述。
第一节 分子传递条件下传递通量的通用表达式
化工传递过程基础第三
计算：在流动截面上任取一微分面积dA，其点流速为ux，则通过该微元面积 的体积流率dVs？通过整个流动截面积A的体积流率Vs？
求解： 1.体积流率定义式: dVs uxdA
？？
2.体积流率积分: 3.质量流率（w）:
Vs uxdA
A
w Vs
主体平均流速（ub）: 截面上各点流速的平均值
单位：SI单位和物理单位
SI单位制：
u /
y
N / m2 m/s
N s m2
Pa s
m
物理单位制：
u / y
dyn / cm2 cm / s
dyn s cm2
g cm s
P(泊)
cm
特性：是温度、压力的函数； f T , P
ux
y
kgm/ s m3 m
重要
（动量通量）= —（动量扩散系数）x （动量浓度梯度）
（二）热量通量
q k d cpt d cpt
A cp dy
dy
※ q/A：热量通量
q A
J m2
s
p Y
y
z方向微分平衡方程：
p Z
z
自己推？
※ 静止流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）
fB
p
重要
单位体积流体的质量力 静压力梯度
（五）流体静压力学方程
欧拉平衡微分方程
p X p Y
x
y
p Z
z
质量力：X = 0，Y = 0，Z = - g
(化工原理)第6章：质量传递过程基础
D z
c0 cBm
cA1 cA2
对于理想气体
cBm
cB2 cB1
ln
cB2 cB1
cB1 c0 cA1 cB2 c0 cA2
NA
D RTz
p pBm
pA1 pA2
p pBm
pBm
pB2 pB1
ln
pB2 pB1
pB1 p pA1 pB2 p pA2
c cBm
称为漂流因子 反应总体流动对传质通量的影响
NA ky y yi
NA kx xi x
NA kG pA pAi
NA kL cAi cA
传质系数 k=f (D,η,ρ,u,d )
经验关联式很多，但普遍偏差较大 主要通过实验获得
JA
DAB
dcA dz
yi Ki xi
NA
D z
c0 cBm
cA1 cA2
NA
D RTz
主体中高度湍流传质阻力为零，即无浓度
O
距离 z
相际传质双膜模型
梯度。 ④ 相界面上气液处于平衡状态，无传质阻
力存在。
（2）总传质速率方程
① 气膜和液膜传质速率方程 对气相：
NA kG pA pAi
化工传递过程基础
化工传递过程基础概述化工传递过程是指在化工工艺过程中，物质的质量、能量、动量等通过传递方式从一个系统传递到另一个系统的过程。
化工传递过程是化工工艺的基础，对于化工工艺的设计、优化和控制都起着重要的作用。
在化工过程中，常见的传递过程包括质量传递、能量传递和动量传递。
质量传递是指物质在化工过程中的传递过程，常用的传递方式包括传递过程基础（如扩散、对流和反应等）及相关的传递机制（如浓度差、温度差、压力差等）。
能量传递是指热能在化工过程中的传递过程，常用的传递方式包括传导、对流和辐射。
动量传递是指动量在化工过程中的传递过程，常用的传递方式包括流动、压力和阻力。
质量传递扩散扩散是质量在化工过程中传递的一种基本方式。
在扩散过程中，物质会沿着浓度梯度从高浓度区域向低浓度区域传递。
扩散过程的速度与浓度差、扩散系数和传递距离等因素有关。
常见的扩散方程有弥散方程和菲克定律。
对流对流是质量传递中常用的一种方式，通过流体的运动将物质从一个地方传递到另一个地方。
对流传递可以分为自然对流和强制对流两种方式。
在自然对流中，传递过程由于密度差产生的浮力驱动；而在强制对流中，传递过程由外部施加的力（如搅拌、泵送等）驱动。
反应是化工过程中重要的一种质量传递方式。
在化学反应中，物质通过反应转化成另一种物质，并伴随着质量的传递过程。
反应速率常常与反应的浓度、温度和反应物之间的反应机理等因素有关。
能量传递传导传导是能量传递中的一种方式，是指通过物质的直接接触将热能从一个地方传递到另一个地方。
传导过程的速度与热传导系数、温度差和传递距离等因素有关。
常见的传导方程有傅里叶定律和斯廷定律。
对流对流也是能量传递中常用的一种方式，通过流体的运动将热能从一个地方传递到另一个地方。
对流传递可以分为自然对流和强制对流两种方式，原理与质量传递中的对流类似。
辐射是能量传递中的一种方式，是指通过电磁辐射将能量从一个地方传递到另一个地方。
辐射能量的传递与物体的温度、表面特性和辐射波长等因素有关。
化工传递过程基础总结
化工传递过程基础总结化工传递过程是化学工程学科的基础，它是研究化学物质在不同状态下的传递现象的学科。
化工传递过程包括物质的传质、热传、动量传递等。
在化学工程中，化工传递过程是实现化学反应和物料加工的关键环节。
本文将介绍化工传递过程的基础知识，包括传质、热传和动量传递。
一、传质传质是指物质在不同相之间的传递现象，包括气体、液体、固体之间的传递。
传质过程是化学反应、物料加工等过程中的重要环节。
传质的速率取决于传质物质的性质、传质界面的性质、传质系统的温度、压力、浓度等因素。
1. 传质的基本概念传质过程可以分为扩散、对流和传递过程的组合。
扩散是指物质通过分子扩散的方式在不同相之间传递，其速率与浓度梯度成正比。
对流是指物质在流体中的传递，其速率与流体速度成正比。
传递过程是扩散和对流的组合，其速率取决于扩散和对流的贡献。
2. 传质的速率传质速率可以用传质通量来表示，传质通量是单位时间内通过传质界面的物质量。
传质通量可以用菲克定律来计算，菲克定律是指在扩散过程中，单位时间内通过单位面积传递物质的量与浓度梯度成正比，与传质物质的性质和传质界面的性质有关。
传质速率还可以用对流传质公式来计算，对流传质公式是指在对流过程中，传质通量与速度梯度成正比，与流体的性质和传质界面的性质有关。
3. 传质的机理传质的机理包括分子扩散、对流传递和物理吸附等。
分子扩散是指物质通过分子间的碰撞在不同相之间传递。
对流传递是指物质在流体中的传递，其速率受到流体的速度、流动方式、物质的性质等因素的影响。
物理吸附是指物质在传质界面上的吸附现象，吸附物质的性质、传质界面的性质等因素会影响吸附的速率。
二、热传热传是指热量在不同相之间的传递现象，包括传导、对流和辐射三种方式。
热传过程是化学反应、物料加工等过程中的重要环节。
热传的速率取决于热传物质的性质、热传界面的性质、热传系统的温度、压力等因素。
1. 热传的基本概念热传过程可以分为传导、对流和辐射三种方式。
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。
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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
化工传递过程基础(第三版)第九章
对于组分 A，其扩散速度定义为
质量基准 udA uA u
uA u udA
摩尔基准 udA uA um
绝对=流动+扩散
三、传质的速度与通量
对于组分 B，其扩散速度定义为
udB uB u
udB uB um
质量基准 摩尔基准
三、传质的速度与通量
2.扩散通量与主体流动通量（对流通量）
（1）扩散通量
组分A
质量 通量
j A A (u A u)
jA
DAB
dA
dz
kg /(m2·s)
摩尔 通量
J A c A (u A um )
JA
D AB
dc A dz
kmol/(m2·s)
jA是以移动坐标（uA-u或uA-um）为参考基准的通量。
三、传质的速度与通量
质量 通量
组分B
jB B (u B u)
三、传质的速度与通量
1.扩散速度与平均速度
在多组分系统中，各组分进行相互扩散时， 因各组分的扩散性不同，其运动（扩散）速度 是不同的。例如，体积大的分子其分子统计速 度较慢，而体积小的分子其速度较快。
三、传质的速度与通量
设：uA —组分A相对于静止坐标的绝对速度（流 动速度+扩散速度）； nA —组分A相对于静止坐标的质量通量；
1
A+B
uA u udA
uB u udB
总通量：
1
n
nA
nB
(
u
A
u ) ( u
A dA
B
u ) B dB
当无扩散时，udA=udB，ρA=ρB，
n ( )u u
A
B
第九章 传质概论与传质微分方程
化工传递原理总结
化工传递原理总结引言化工传递原理是化工工程中一项重要的基础理论，研究物质在化工过程中的传递过程。
化工过程中，物质的传递常常包括传质、传热和传动三个方面。
本文将对传质、传热和传动的基本原理进行总结和分析。
一、传质的基本原理传质是指物质在一个相对浓度差异的系统中，在分子热运动的作用下，从高浓度区向低浓度区的传递过程。
传质过程主要受到浓度差、扩散系数、物质运动距离和物质界面的影响。
1. 扩散扩散是物质在浓度梯度作用下，由高浓度区向低浓度区传递的过程。
扩散速率可以用扩散通量表示，扩散通量与浓度差和物质扩散系数成正比。
扩散系数与温度、物质性质以及介质的孔隙度和湿度有关。
2. 对流对流是指物质通过流体介质的传递过程，在流体流动的作用下，物质被带动从高浓度区传递到低浓度区。
对流传质过程中，流体的流动方式可以是强迫对流或自然对流。
对流传质速率与流体流动速度、浓度差和传质界面的接触面积等因素有关。
3. 吸附吸附是物质在表面上被吸附或解吸附的过程。
吸附传质过程受到物质在表面上的吸附力和解吸力的影响。
吸附过程中的吸附速率可以通过吸附量与时间的变化关系来描述。
4. 渗透渗透是指溶液在半透膜上的传递过程。
在渗透过程中，溶剂通过半透膜从低浓度溶液传递到高浓度溶液。
渗透过程中主要受到溶质浓度差、温度和半透膜的透过性能的影响。
二、传热的基本原理传热是指热量从高温区向低温区传递的过程。
传热过程可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。
1. 传导传导是指物质中热量通过分子间的相互碰撞和传递。
在传导过程中，热量的传递速率与传导系数、温度差和传热界面的形状和尺寸有关。
不同物质的传导系数不同，传导系数与物质的导热性能有关。
2. 对流对流传热是指流体介质中热量通过流体的流动传递。
对流传热可以分为自然对流和强迫对流两种。
对流传热过程中，热传导通过流体的流动增强，从而加快了传热速率。
3. 辐射辐射是指热量通过电磁波的辐射传递。
辐射传热是一种无需介质传递的传热方式，可以在真空中传递。
化工传递过程-
u0
2
2
2
d
dx
3
d
dx
d 140 dx 13 u0
4.64
x u0
280 13
x u0
1/ 2
14 13
3
4x
2
d
dx
1
d 3
3 dx
13 3 4 x
14Pr
二、平板壁面上层流传热旳近似解
积分上式，得
ln
3
13 14Pr
3 4
ln
x
ln
C
3 13 Cx3/ 4
0
fd )d ]1
一、平板壁面上层流传热旳精确解
温度分布方程
T *
ts t
0
exp
Pr 2
0
fd d
ts t、0
0 exp
Pr 2
0
fd d
Pohlhausen 采用数值 法求解上式其解如图 所示：
T
50 15 Pr=1 0.6
一、平板壁面上层流传热旳精确解
3.局部对流传热系数 d ( t ts )
u0
3
2t
d[ t ts ] t0 ts dy
y0
3
2t
y0
二、平板壁面上层流传热旳近似解
令 t
d dx
[
3 20
2
3 280
4
]
u0
3
2
设 t , 则 1，故 4 2
二、平板壁面上层流传热旳近似解
1 d ( 2 )
10 dx
u0
1 10 u0
2
d
dx
2
d
dx
1 10
化工传递知识点总结
化工传递知识点总结一、化工行业概述化工行业是指以天然资源（如石油、天然气、煤炭、矿石等）为原料，通过化学、物理或生物方法制造化工产品的行业。
化工行业涉及的产品种类繁多，包括塑料、橡胶、化肥、涂料、化工新材料、医药制剂、精细化工品等。
化工产品广泛应用于日常生活、工农业生产、工业制造等各个领域，是国民经济的重要组成部分。
二、化工基础知识1.化学反应原理化学反应是指物质之间因化学变化而发生的过程。
在化学反应中，原有的物质被转化为新的物质，这一过程伴随着能量的释放或吸收。
化学反应的原理包括能量守恒、质量守恒、原子不灭定律和化学键的断裂和形成等。
通过化学反应，原料可以得到转化为所需的化工产品。
2.化工原料化工原料是指用于生产化工产品的原始物质。
化工原料的种类繁多，主要包括有机物和无机物两大类。
有机物如石油、天然气、煤炭等是化工产品的主要原料，而无机物如矿石、氨、氯也是化工生产中不可或缺的重要原料。
3.化工流程化工流程是指将化工原料转化为化工产品的一系列连续操作。
化工流程包括了反应器的设计、操作实施、分离技术、产品纯化等多个环节。
化工流程的设计与优化对于化工生产的效率和产品质量至关重要。
4.化工设备化工设备是指用于进行化工生产的处理设备。
化工设备的种类非常多样，包括反应器、干燥设备、分离设备、输送设备、加热设备、冷却设备等。
化工设备的选型、设计与使用将直接影响生产效率和产品质量。
5.化工产品化工产品是指在化工生产中获得的各类化学品。
化工产品种类繁多，包括了基础化工产品、精细化工品、医药制剂、化肥、橡胶、塑料等。
化工产品广泛应用于民生和工业生产的各个领域。
三、化工生产过程1.化工产品的生产过程通常分为原料准备、反应、分离与纯化、制品精加工、产品留存等环节。
2.原料准备：包括储存、输送、配料等工序，以确保原料供给和生产连续进行。
3.反应过程：是将原料经过化学变化转化为产品的阶段，反应过程的控制与优化是化工生产的核心。
化工传递过程基础(第三版)
1.1流体的定义和特征
液体和气体虽都属于流体，但两者之间也有所不同。液体的 分子间距和分子的有效直径相当。当对液体加压时，只要分子 间距稍有缩小，分子间的排斥力就会增大，以抵抗外压力。所 以液体的分子间距很难缩小，即液体很难被压缩。以致一定质 量的液体具有一定的体积。液体的形状取决于容器的形状，并 且由于分子间吸引力的作用，液体有力求自己表面积收缩到最 小的特性。所以，当容器的容积大于液体的体积时，液体不能 充满容器，故在重力的作用下，液体总保持一个自由表面，通 常称为水平面。
1.4 与其他课程之间的联系 • 流体力学是继《高等数学》、《大学物理》《理论
力学》之后开设，同时又成为学习许多后续专业课 程计算流体力学和从事专业研究的必备基础。
• 高等数学要求复习掌握：微分（偏导数、导数）、 积分（曲面积分、定积分、曲线积分）、多元函数 的泰勒公式、势函数、微分方程。
• 理论力学要求复习掌握：质量守恒定律、能量守恒 定律、动量定律。
• 两个相邻流体层的动量传递
平衡过程和传递过程
2.热量传递过程： • 物体各部分存在温度差，热量由高温区向
低温区传递
平衡过程和传递过程
3. 质量传递：当体系中的物质存在化学势差 异时，则发生由高化学势区向低化学势区 域的传递
• 化学势的差异可以由浓度、温度、压力或 电场力所引起。常见的是浓度差引起质量 传递过程，即混合物种某个组分由高浓度 向低浓度区扩散
平衡过程和传递过程
• 传递过程：物理量向平衡转移 • 平衡状态：强度性质的物理量不存在梯度
传递过程基础总结
cp k
Pr 同时存在动量、热量传递 。
DAB
DAB
k c p DAB
Sc 同时存在动量、质量传递 。 Le 同时存在热量、质量传递 。
DAB
若三个数均等于 1，则表示同时进行的两种传递过程可以类比。 3、传递过程、分子传递和涡流传递概念。 传递过程——质量、能量、动量等具有强度性质的物理量可由高强度向低强
化工传递过程基础总结
化研 1205 班
宁鹏
4、势函数的定义式、势函数存在的判据。 ①定义：对于不可压缩流体的平面二维流动，若存在速度势 ( x, y ) ，且满足
u x u y x y
，则 ( x, y ) 称为势函数。
②存在的判据：理想流体做无旋运动，或有势运动时，势函数存在判断旋度 u u x y 。 为 0 的方法：二维 y x
因为 y 0时，u x umax ，所以 umax
y 2 从而得出： u x umax 1 y 0
1 p 2 y0 2 x
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化工传递过程基础总结
化研 1205 班
宁鹏
若在 x 方向取单位宽度的流通截面 A 2 y0 1 ，则通过该界面的体积流率 Vs 为： Vs u x dy 2 u x dy
1、什么是欧拉研究方法？ 在流场内某一固定位置， 找一固定体积的流体微元，但该微元的质量可随时 间改变， 观察者分析该流体微元的流动状态，并由此获得整个流场流体运动的规 律。 特点：流体微元的位置和体积不随时间变化，而质量随时间变化。 2、什么是拉格朗日研究方法？ 在流场内选择一固定质量的流体微元，观察者追随流体微元一起运动，并研 究其运动规律，据此获得整个流场内流体的运动规律。 特点：流体微元的质量不随时间变化，而而位置和体积随时间改变。 3、随体导数、全导数、偏导数的定义式和物理意义。 以流体密度ρ为例： 定义式： 偏导数： 全导数：
化工传递过程基础培训课件.pptx
u0 y
u0
xc
u0
ux 层流边界层
过渡区
湍流边界层
x
在管内流动时，管内壁面形成边界层，而且逐渐加厚，在离进口某一段距
离Le处边界层在管中心汇合，此后的流动称为充分发展了的流动。从管入口 到汇合处的距离称为进口段长度，以Le表示，用于流体物理量的测量时，要 求测点超过Le才结果准确。层流时Le=0.05d×Re；湍流时Le＞50d。
3、应用 边界层理论为许多试验所证实，一些复杂的传递现象可获得解决。
4、边界层的形成和发展 形成：壁面的粘附作用；流体具有粘性。
发展：边界层在一定距离内变化，然后趋于稳定。
在发展过程，边界层内的流动可能由层流转化为湍流，即由层流边界层转
为湍流边界层，但在靠近壁面处仍然存在一层层流内层。开始转变的距离称 为临界距离xc ，转变点取决于临界Rec =5×105 。
1
p y
(
2u y x 2
2u y y 2
)
（1）（δ） （δ）（1） （δ） （δ2）（δ） （1/δ） 由此数量级分析可得到的结论是：
①第二个方程式与第一个方程式相比，可以略去；
② p O( ) 0
y
p dp x dx
dp 0 dx
因此根据数量级分析得出的 Prandtl边界层方程式为：
ux
u x x
uy
u x y
1
p x
(
2u x x 2
2u x y 2
)
（1）（1）（δ）（1/δ） （1） （δ2） （1） （1/δ2）
由于：
因此方程式简化为：
2ux 2ux
x 2
y 2
ux
u x x
化工传递过程基础2
化工传递过程基础21. 引言化工传递过程是指在化工工程中，物质、能量、动量等在不同系统或阶段之间的传递、转化和变换过程。
了解和研究化工传递过程的基础原理对于化工工程师至关重要。
本文将进一步讨论化工传递过程的基础知识和关键概念，以增强读者对化工传递过程的理解。
2. 传质基础2.1 传质现象传质现象是指物质在不同相之间的传递过程，包括溶质的扩散、萃取、吸附、蒸馏等。
在化工工程中，传质过程是实现物质分离、浓缩、净化等操作的关键环节。
传质过程的速率和效率直接影响着工程操作的效果和经济性。
2.2 传质模型传质模型是描述传质过程的理论框架，用来预测和优化传质过程的性能。
常见的传质模型包括离散模型和连续模型。
离散模型是指将传质过程离散化分析，使用数学方程描述物质传递的离散步骤。
连续模型则是将传质过程连续化分析，使用连续方程描述物质传递的连续流动过程。
2.3 传质速率传质速率是指单位时间内物质传递的量，通常以质量或摩尔单位表示。
传质速率受到物质浓度差异、传质介质的性质、传质界面的特性等因素的影响。
了解和控制传质速率对于实现高效的传质过程至关重要。
3. 传热基础3.1 传热现象传热现象是指能量在物体之间的传递过程，包括传导、对流和辐射等。
传热过程在化工工程中广泛应用于反应器的温度控制、能量回收等方面。
了解和控制传热过程对于化工工程的安全和效益都有着重要意义。
3.2 传热模型传热模型是描述传热过程的理论框架，用来预测和优化传热过程的性能。
常见的传热模型包括四面体模型、无量纲模型等。
通过建立合适的传热模型，可以更准确地预测传热过程的温度分布、传热速率等关键参数。
3.3 传热传质耦合在化工工程中，传热和传质往往是同时进行的。
传热传质耦合是指传热和传质过程之间相互影响的现象。
传热传质耦合的研究对于提高工程操作的效率和经济性具有重要意义。
4. 传动基础4.1 传动现象传动现象是指力、质量和动量等在物体之间的传递过程，包括动力学传动、液力传动、电力传动等。
化工传递过程基础(第3版)
化工传递过程基础(第3版)1 工艺传递的定义工艺传递是指技术人员将一项制造或维护工艺的技术要素，全部或部分地传达给接受者，该接受者都是被认知为掌握该工艺的有资格的人员。
工艺传递的过程是一项艰巨的任务，一般来讲，它需要正确的策略、正确的方法性以及正确的技术支持，才可以保证该工艺传递过程的顺利实施和有效执行。
2 工艺传递的重要性工艺传递对结构件的安全性和可靠性有很大的影响，因此它在机械制造行业的应用具有重要意义。
工艺传递的成功执行，可以保证机械零件的质量，避免生产出不可用的零件；工艺传递的成功实施，可以建立跟踪记录，减少结构件缺陷；工艺传递的成功执行，可以防止零件之间出现关系问题，从而避免零件和装配安装不符；工艺传递的成功实施，可以确保零件按照指定要求和参数进行制造；工艺传递的成功执行，可以减少更换和更新零件，提高机械制造行业的效率和成本。
3 工艺传递的类型工艺传递的类型主要包括技术传输阶段、施工阶段和服务阶段。
技术传输阶段是传输工艺技术技术方案至用户单位，其中包括设计工艺技术、采购技术、生产技术和服务技术等各项技术信息的传送；施工阶段是按照传递的技术参数，在施工现场进行实施；服务阶段是在传递技术参数后，对生产制品进行维护和维修，以确保产品的高质量和高性能。
4 工艺传递的内容工艺传递的内容是一个复杂综合的实体，其内容包括制造技术、装配技术、检验技术以及各项配套服务技术。
制造技术，包括机械加工、焊接、热处理以及产品结构的制作等；装配技术，包括零件的可靠装配，以及零部件的校正和调整；检验技术，包括产品质量检验、材料抗击性检验及热机能检验等；各项配套服务技术，包括产品图纸绘制、产品夹具设计、机械动力及控制系统安装。
5 工艺传递的方法工艺传递的方法包括现场传递、指导方式和书面传递三种。
现场传递的方式需要有一位受训的技术指导人员，到应用单位及施工现场交叉检查，提供培训指导并实际操作，确保施工质量；书面传递的方式需要先建立工艺文件，将所有的工艺内容（设计要求、材料参数、加工要求等）书写明细，传递给受训者，再结合实践指导，确保受训者完全掌握该工艺；指导方式则需要技术指导人员介入技术制定新工艺，传授新技术，组织技术培训及熟练操作，调整新工艺技术及设计，从而使新工艺能够可靠稳定地运行成功。
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第一章 传递过程概述
体系内部具有强度性质的物理量存在梯度时的状态称为
不平衡状态。任何处于不平衡状态的物系都有向平衡状态转 移的倾向，这些物理量朝平衡方向转移的过程称传递过程。 质量传递指物系中的组分由高浓区向低浓区扩散或通过相界 面的转移；热量传递指热量由高温区向低温区的转移；动量 传递则是在垂直于流动方向上，动量由高速区向低速区的转 移。
第二章 总动量、总热量、总质量衡算
在化工中需对系统或某一过程的总动量（对过程包含的力进行分析）、 总热量（了解过程热量和其它能量间的转化关系）、总质量（掌握过程物 料的变化）进行衡算，为研究动、热、质量传递和单元操作的基础，同时 对推导微分动、热、质量衡算也有指导作用（依据定律相同）。
前提：规定衡算范围、基准和对象。在流动过程，通常将进行总衡算 时所 限定的空间区域称为控制体，包围此空间区域的边界面称控制面。
流传r递的通 量d(表u达x式) ：
dy
qe
H
d(cPt)
dy
jAe
M
dA
dy
其中：涡流扩散系数ε、εH 、εM 非流体物性参数，与流动条件有关。
二、湍流传递的动量、热量、质量通量表达式
t r
()d(ux)
dy
qt qqe(H)d(dcPyt)
jAtjAjA e(DAB M)ddAy
因此，不仅层流时的三种传递过程之间具有类似性，而且湍流时的三 种传递过程之间也具有类似性，同时层流与湍流传递过程之间均具有类似 性。故可采用类比的方法研究动、热、质量传递过程，在许多场合可用类 似的数学模型来描述动、热、质量传递过程的规律。
3、通量为单位时间内通过与传递方向相垂直的单位面积上的动、热、质量， 各量的传递方向均与该量的浓度梯度方向相反，故普遍式中加“－”号。
第二节 湍流传递条件下传递通量的通用表达 式
一、涡流传递的通量表达式
在湍流流体中，质点的脉动、混合和旋涡运动，使动、热、质量的传
递程度大大加剧。仿照分子传递的方程式，1877年Boussinesq提出了涡
剪应力τyx为动量在其垂直方向上传递的结果， 其大小和动量通量在数值上相等。
说明；对剪应力可正可负，对动量通量只能取负，
表示动量传递的方向和动量浓度梯度的方向相反。
同时动量通量方向和剪应力的方向垂直。
五、小结
1、动、热、质量通量普遍的表达方程式：通量 = －扩散系数×浓度梯度
2、动、热、质量扩散系数具有相同的因次，均为m2/s；
d (cpt) dy
J /m3 ——在y方向上的热量浓度梯度， m
。
“－”表示热量通量的方向与热量浓度梯度的方向相反，即热量着 温度降低的方向传递。 热量通量 = －热量扩散系数×热量浓度梯度
三、动量通量
d dxu y d(d uxy ) d(d uxy )
式中：τ——动量通量（kg·m/s）/（m2·s）；ν ——动量扩散系数，m2/s；
绪论
一、化学工程学科的发展阶段 1、工艺过程考察阶段 单纯的过程实践考察，结论异
业各殊，化工厂是由不同的化学反应和物理过程组成， 代 表 作 为 1898 年 F.H.Thorpe “ Outline of Chemistry”。 2、单元操作认识阶段 以某些设备和过程组成的系统是相
同（近）的，将相同的系统经分析、归纳和分类分成若干单 元操作来考察生产过程，化工厂是由若干单元操作和化学反 应 过 程 组 成 的 ， 结 论 异 业 有 同 。 代 表 作 为 1923 年 Walker ， Lewis “ Principles of Chemical Engineering”。
d A —A在y方向上的质量浓度梯度，kg / m 3
dy
m
“－”表示质量通量的方向与浓度梯度的方向相反，即A朝着浓度降低的方
向传递。
质量通量 = －质量扩散系数×质量浓度梯度
二、热量通量
qkd d y tk cpd( dcpty) d( dcpty)
式中：q——热量通量，J/（m2·s）； α ——热量扩散系数，m2/s；
d (ux) dy
——在y方向上的动量浓度梯度k，g m / s m
。
“－”表示动量通量的方向与动量浓度梯度的方向相反，即动量朝着速度降 低的方向传递。 动量通量 = －动量扩散系数×动量浓度梯度
四、动量通量与剪应力
两层流体以ux1和 ux2向前运动，且分子运动引起分子在流层间交换。若质 量为m的流体从1层跳到2层，动量由mux1 增到 mux2 ，同时质量为m的流 体从2层下到1层，动量由mux2减少到 mux1 。从宏观上表现为1层受到2层 的推力，2层受到1层的阻力，动量交换的结果产生了剪应力。
4、信息化阶段
二、化工传递过程课程的内容和任务
化工传递过程是据三个基本定律，采用微分衡算 的方法研究动、热、质量传递过程的基本原理，及三 种传递现象之间的定量关系。其基本出发点是将三种 传递现象归结为过程速率问题加以探讨。动、热、质 量传递过程和现象是不可分割，而且互相作用。
学习本课程的任务是：①进一步理解各种传递 过程的本质，启发和指导我们改善各类传递过程的途 径；②为化工过程的开发和研究提供理论基础和基本 数学模型思路，从而将高新技术应用到化工生产中去。
传递方式：由微观分子热运动所产生的传递为分子传递； 依靠宏观的流体质点的运动造成的传递，称为湍流传递。
传递过程的大小常用传递速率或通量（传递量/m2 s）描述。
第一节 分子传递条件下传递通量的通用表达式
一、质量通量
jA
DAB
dA
dy
式中：jA—A的质量通量，kg/（m2·s）； DAB —A的扩散系数，m2/s；
3、化工传递认识阶段 对单元操作研究的基础上
获得共同实质为动、热、质量传递过程，从理论上 步入了异业相同。虽传递过程使用的定律与单元操 作过程一样但方法不同，内容上实践—理论、理 论—实践和理论、实践的统一，方法上采用宏观— 微观、微观—宏观和宏观、微观的统一。代表作为 1960 年 R.B.Bird “ Transport Phenomena” ， J.R.Welty ， C.E.Wicks ， R.E.Wilson “ Fundementals of Momentum，Heat and Transfer”。