传热与传质最全的计算
热力学系统的传热传质与传质系数
热力学系统的传热传质与传质系数热力学系统是指由物质组成的系统，其内部存在着能量和物质的传递过程。
在这个系统中，传热和传质现象是非常重要的。
传热是指热量从高温区域传递到低温区域的过程，而传质则是指物质从浓度高的区域传递到浓度低的区域的过程。
在传热传质的过程中，我们会用到传质系数，它是描述物质在单位时间内从一处传递到另一处的能力。
一、传热1. 热传导：热传导是热量通过物体内部相互碰撞传递的过程。
热传导的速率与物体的导热性能有关，通常用热传导系数来表示。
热传导系数描述了单位横截面积上单位温度梯度的传热能力，记作λ。
例如，在均匀材料中，热传导系数的大小与材料的导热性能成正比。
2. 对流传热：对流传热是指热量通过流体内部的传递。
对流传热主要发生在流体内部，如气体或液体。
在对流传热中，除了传导的贡献外，流体的运动也会带走或带来热量。
对流传热的速率由传热系数h来表示，它与流体的性质、流动速度和流体与固体之间的接触面积相关。
3. 辐射传热：辐射传热是指热量通过电磁波的辐射传递。
辐射传热主要发生在高温物体或热辐射源的表面。
辐射传热的速率由斯特藩-玻尔兹曼定律描述，该定律表明热辐射通量与温度的四次方成正比。
二、传质1. 扩散传质：扩散传质是指物质由高浓度区域向低浓度区域的自发传递。
扩散传质过程中，物质的传递速率与物质的浓度梯度有关。
扩散系数D是描述单位横截面积上单位浓度梯度的传质能力，它与物质本身的性质以及传质过程中的温度和压强相关。
2. 对流传质：对流传质是指物质通过流体内部的传递。
与对流传热类似，对流传质也受到传质系数的影响。
传质系数描述了单位横截面积上单位浓度梯度的传质能力，它与流体的性质、流动速度和流体与固体之间的接触面积有关。
三、传质系数传质系数是描述物质传递能力的一个重要参数。
在传热过程中，传质系数常用于描述物质从一个位置传递到另一个位置的速率。
传质系数一般用K表示，它是一个复合参数，与物质自身性质、传质过程中的温度和压强等有关。
传热传质学.
流动形态
边界层理论
1904年 普兰特（德国应用数学家）
理论解
傅立叶定律实验
1804年
毕渥（法国物理学家）
1.2 传热学发展与研究方法
1.2.2 传热学的研究方法
◎ 实验测定：导热系数、温度 ◎ 理论分析：微分方程解析解
◎ 数值模拟：数值传热学
1.3 传热方式
※ 热传导 物体内部分子微观运动（分子、原子、 自由电子的热运动）的一种传热方式，物体 各部分之间不发生相对位移。 ※ 对 流 由于流体（气体、液体）的宏观运动， 流体各部分之间发生相对位移，冷流体与热 流体的相互掺混引起的热传递。 ※ 热辐射 物体通过电磁波传递热量的方式。
2.1 傅立叶定律
2.1.1 温度场
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0
0
-0.2
-0.2
-0.4
-0.4
-0.6
-0.6
-0.8 -1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
-0.8 -1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
2.1 傅立叶定律
2.1.2 导热基本定律
传 热 传 质 学
福州大学化学化工学院
叶长燊
1 绪论
传热学研究内容及应用
传热学发展与研究方法 传热方式 传热过程
1.1 传热学研究内容及应用
传热学是研究由温差引起的热量传递规 律的科学。 应用广泛：能源动力、化工制药、材料 冶金、机械制造、电气电信、建筑工程、交 通运输、航空航天、农业林业、生物工程、 环境保护、气象预报等。
第六章 搅拌聚合釜的传热与传质
t c = t R - ∆t p = 50 - 45.5 = 4.5 C
o
第四节 搅拌釜内的传质过程
固相-液相发生的传质过程：
N = K L a(CS − CL )
N u' （谢尔乌特准数N ）： （1）扩散努塞尔准数 sh
KLD N u ' = N sh = DAB
N = K G ( PA − PA1 ) = K L (C A1 − C AL )
1 PA N= 1 + H + Ha KG K L K1
无限慢反应
由于反应速度极慢，属于动力学控制，可以不考虑传 质对聚合反应的影响，只需将与气相压力P相平衡的浓度 C代入化学动力学方程式即可计算伴有相间传递过程的聚 合速率。
拟一级反应的分类
快速反应
单位面积液膜内的最大反应速率大于纯物理传质速率的 2～3倍，这时主要受扩散控制。其传质速率式为：
传质速率
N=
(K1D )C A1
反应物的界面浓度
反应速率常数 扩散系数
中速反应 慢速反应
此时反应甚慢，反应对传质系数的影响可以忽略，反应 基本上在液相本体内进行。传质的气膜与液膜阻力和液 相本体的化学反应阻力起串联阻力作用：
ρc
ρ c D AB
液液体系
1 1 1 = + KV kd m' k c
分散相传质膜系数 连续相传质膜系数
两相溶质的平衡常数
液固体系
KT r s = AN Re ⋅ N sc D AB
伴有相间传质的聚合反应
相 界 面
传递阻力＋ 传递阻力＋化学反应阻力
传质速率远小于聚合反应速 率时，实际反应速率完全取 决于传递过程速率。
传热与传质最全的计算
传热与传质最全的计算一、传热传热是能量从一个物体或系统传递到另一个物体或系统的过程。
根据传热方式的不同，传热可以分为三种形式：传导、对流和辐射。
1.传导：传热的方式通过物质的直接接触和分子的碰撞来进行。
传导传热的计算主要依靠温度差、传热面积和传热材料的热导率来计算。
传导传热的计算公式为：Q=-k*A*(ΔT/d)其中Q表示传热的热量，k表示热导率，A表示传热面积，ΔT表示温度差，d表示热传导长度。
2.对流：对流是通过流体（气体或液体）传递热量的过程。
对流传热的计算需要考虑传热系数、传热面积和温度差。
对于自然对流，传热系数可以通过科里奥利数来估算。
对于强制对流，传热系数可以通过雷诺数和普朗特数来估算。
对流传热的计算公式为：Q=h*A*ΔT其中Q表示传热的热量，h表示传热系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。
3.辐射：辐射是通过电磁辐射传递热量的过程。
辐射传热的计算需要考虑黑体辐射能量和辐射系数。
辐射传热的计算公式为：Q=ε*σ*A*(T1^4-T2^4)其中Q表示传热的热量，ε表示发射率，σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数，A表示传热面积，T1和T2表示两个物体的温度。
二、传质传质是物质在空间中通过扩散机制传递的过程。
传质过程主要包括质量传递和扩散传递。
1.质量传递：质量传递是涉及物质从一个相向另一个相传递的过程。
质量传递的计算需要考虑浓度差、传质系数和表面积。
质量传递的计算公式为：Q=k*A*(C1-C2)其中Q表示传递的质量，k表示传质系数，A表示传质面积，C1和C2表示两个相之间的浓度差。
2.扩散传递：扩散传递是涉及物质通过浓度梯度向更低浓度的方向传递的过程。
扩散传递的计算需要考虑扩散系数、浓度梯度和距离。
扩散传递的计算公式为：J = -D * (dC / dx)其中J表示扩散通量，D表示扩散系数，C表示浓度，x表示距离。
以上是传热和传质的基本概念和常见的计算方法。
当然，实际的传热和传质过程常常是复杂和多变的，需要根据具体情况进行更为详细和精确的计算和分析。
第三章传热传质问题的分析与计算
第三章传热传质问题的分析与计算第三章：传热传质问题的分析与计算在工程领域中，传热传质问题是一个非常重要的研究方向。
它涉及到热量和物质的传递，对于工业过程的高效运行和优化具有至关重要的影响。
在本章中，我们将探讨传热传质问题的分析与计算方法，以及如何应用这些方法解决实际工程问题。
首先，我们需要了解传热传质的基本概念。
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
常见的传热方式有三种：传导、对流和辐射。
传导是指热量通过物质内部的分子和原子之间的碰撞传递。
对流是指热量通过流体的运动传递。
辐射是指热量通过电磁辐射传递，例如太阳辐射。
类似地，传质是指物质通过扩散或对流传递的过程。
扩散是指物质通过浓度梯度的差异进行传递。
对流是指物质通过流体的运动进行传递，例如空气中的氧气通过呼吸进入人体。
在传热传质问题的计算中，我们需要考虑各种参数和变量，例如温度、密度、热传导系数、速度、浓度等。
这些参数可以通过实验测量或理论计算得到。
同时，我们需要根据问题的具体情况选择合适的方程和模型进行计算。
对于传热问题，我们经常使用热传导方程进行计算。
热传导方程描述了热量在固体中的传递过程。
它可以用来计算温度场的变化。
在计算中，我们需要确定边界条件和初始条件，并使用适当的数值方法求解方程。
在传质问题中，我们可以使用物质传质方程进行计算。
物质传质方程描述了物质的浓度分布随时间和空间的变化。
类似于热传导方程，我们需要确定边界条件和初始条件，并使用适当的数值方法求解方程。
除了这些基本方程，我们还可以使用其他模型和方法来解决复杂的传热传质问题。
例如，对于对流传热问题，我们可以使用雷诺平均Navier-Stokes方程来考虑流体的运动，并计算热量的传递。
对于多相流问题，我们可以使用数值方法来模拟各相的运动和相互作用。
在实际工程中，传热传质问题的分析和计算通常涉及到多个领域的知识。
除了传热传质的基本理论，我们还需要了解流体力学、材料科学、化学等相关领域的知识。
液态金属凝固中的传热、传质及液体流动
t R2 K2
K为凝固系数。
在实际的生产中，通常不需计算出铸件的凝固时间， 只需通过比较它们的相对厚度或模数就可制定生产工艺。
铸件温度场及凝固时间的精确计算——计算机数值模拟
4、焊接温度场
准稳定温度场的概念
图4－4 “厚板”表面运动点热源的温度场
图4－5 薄板焊接时的温度场分布
(图b是否有误？）
3．数值计算法 数值计算法是把所研究的物体从时间和位置上分割成许多小
单元，对于这些小单元用差分方程式近似地代替微分方程式， 给出初始条件和边界条件，逐个计算各单元温度的一种方法。 即使铸件形状很复杂，也只是计算式和程序烦杂而已，在原则 上都是可以计算的。
数值计算法比其它近似计算法准确性高，当单元选得足够小
无限长圆棒试样 测温及结果处理
2.铸件的两种凝固方式
图4－3 合金成分和温度梯度对凝固方式的影响 a)、b)为层状凝固，c)、d)为体积凝固 影响因素:(1）化学成分（液－固相线距离）
（2）温度梯度
层状凝固过程 层状凝固缩孔特点
体积凝固过程 体积凝固方式的缩松
3、铸件凝固时间计算
——与铸件厚度及温度场（凝固速度）相关
1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数越大，对铸 件的冷却能力就越大，铸件是的温度梯度就越大。 铸型的导热系数越大，能把铸型内表面吸收的热迅 速传至外表面，使铸型内表面保持强的吸热能力， 铸件内的温度梯度也就大。如金属型、涂料等的影 响。
2）铸型的预热温度的影响 铸型预热温度越高，对铸件的冷却作用就越小，铸件断面上的温度梯度也 就越小。 3．浇注条件的影响 过热热量加热了铸型，所以过热度越大，相当于铸型预热温度越高。铸件 内的温度场越平坦。 4．铸件结构的影响 1）铸件的壁厚 厚壁铸件比薄壁铸件含有更多的热量，当凝固层向中心推 进时，把铸型加热到更高温度，所以铸件内温度场较平坦。 2）铸件的形状 铸件的棱角和弯曲表面，与平面的散热条件不同，向外凸 出的部分，散出的热量为较大何种的铸型所吸收，铸件的冷速较大，如果铸 件内凹的表面，则相反。
教案化工原理传热与传质计算
教案化工原理传热与传质计算教案：化工原理传热与传质计算前言化工工程领域中，传热与传质计算是至关重要的一部分。
准确计算传热和传质过程可以帮助我们设计高效的化工设备和工艺流程。
本教案旨在介绍一些基本的传热与传质计算理论和方法，并通过例题进行实际应用。
一、传热计算传热是指物体之间由于温度差异而发生的热量传递过程。
在化工工程中，我们通常需要计算传热速率和传热系数等参数。
A. 热传导热传导是一种通过物质内部分子间相互碰撞传递热量的方式。
根据傅立叶热传导定律，热传导速率（q）与温度梯度（dT/dX）成正比，与传热介质的导热系数（λ）成反比。
其数学表达式为：q = -λ * (dT/dX)B. 对流传热对流传热是指通过流体介质（如气体或液体）中的对流现象进行热量传递。
常见的对流传热计算公式为：q = h * A * (T1 - T2)其中，q为传热速率，h为对流传热系数，A为传热面积，T1和T2为温度差。
C. 辐射传热辐射传热是指通过电磁波辐射传递热量的过程。
根据斯特凡-玻尔兹曼定律，辐射传热速率与传热体表面的辐射率、温度差以及传热面积之间成正比。
其计算公式为：q = ε * σ * A * (T1^4 - T2^4)其中，q为传热速率，ε为辐射率，σ为斯特凡-玻尔兹曼常数，A为传热面积，T1和T2为温度差。
二、传质计算传质是指物质之间由于浓度差异而发生的物质传递过程。
在化工工程中，我们常常需要计算传质速率和传质系数等参数。
A. 传质速率传质速率可以通过菲克定律来计算。
菲克定律表明，传质速率（N）与物质浓度梯度（dC/dX）成正比，与传质介质的传质系数（D）成反比。
其数学表达式为：N = -D * (dC/dX)B. 质量传输系数质量传输系数是衡量传质能力的重要参数。
对于液体和气体传质，我们可以使用对应的传质系数模型进行计算，如夏姆夸克方程和莫尔塔方程等。
三、例题分析现在我们通过一个例题来应用所学的传热与传质计算方法。
第三章传热传质问题的分析与计算
y , t tw 1 t tw
扩散方程
y 0, CA CA,w 0 y , CA CA,w 1
CA, CA,w
CA, CA,w
这三个性质类似的物性系数中，任意两个系数 的比值均为无量纲量,即
普朗特准则 Pr
v
2u y 2
能量方程
u
t x
t y
a
2t y 2
扩散方程
u
C A x
C A y
D
2C A y 2
边界条件为：
动量方程 y 0, u 0
或
u
能量方程
y , u 1 或 u
y 0, t tw 0 t tw
u uw 0 u uw
h
dy
定义，阿克曼修正系数
C0
= (N AM Ac P,A+N B M h
BcP,B )
C0与假定传质方向（壁面向流体）一致为正
δ0
d 2t dy2
- C0
dt dy
=0
边界条件
y =0
y =δ0
t =t1
t =t2
得到流体在薄膜层内的温度分别为
exp(C0 y ) -1
t( y) =t1 +(t2 - t1)
dy
• 动量传递公式表明：动量通量密度正比 于动量浓度的变化率。
• 能量传递公式表明：能量通量密度正比 于能量浓度的变化率。
• 质量传递公式表明：组分A的质量通量密 度正比于组分A的质量浓度的变化率。
3.1.2 三传方程
连续性方程 u 0
化工学中的传热与传质工程
化工学中的传热与传质工程引言化工学中的传热与传质工程是一个重要的学科领域，它研究物质在化工过程中的传热和传质现象以及相关的工程应用。
传热与传质工程的理论和实践对于化工过程的优化和改进起着至关重要的作用。
本教案将从传热与传质的基本原理、传热与传质的数学模型、传热与传质的实验方法以及传热与传质在化工工程中的应用等方面进行论述，旨在帮助学生深入理解和掌握这一学科的核心内容。
一、传热与传质的基本原理传热与传质是物质在不同温度或浓度下的扩散现象。
传热主要指的是热量的传递，而传质则是物质的传递。
在化工过程中，传热与传质的基本原理是理解和解决化工过程中的热和物质平衡问题的基础。
1.1 热传导热传导是指热量通过物质内部的传递。
它是由于物质内部的分子热运动而产生的。
热传导的速率与物质的导热性质有关，可以通过热传导方程进行描述。
在化工过程中，我们需要了解材料的导热性质，以便设计和优化热交换设备。
1.2 对流传热对流传热是指热量通过流体的传递。
它是由于流体的流动而产生的。
对流传热的速率与流体的流动性质有关，可以通过对流传热方程进行描述。
在化工过程中，我们需要了解流体的流动性质，以便设计和优化传热设备。
1.3 辐射传热辐射传热是指热量通过辐射的方式传递。
它是由于物体的热辐射而产生的。
辐射传热的速率与物体的温度和表面性质有关，可以通过辐射传热方程进行描述。
在化工过程中，我们需要了解物体的辐射性质，以便设计和优化辐射传热设备。
二、传热与传质的数学模型传热与传质的数学模型是描述传热与传质现象的基础。
它们可以帮助我们理解和预测传热与传质过程中的各种现象和行为。
2.1 传热与传质的质量守恒方程传热与传质的质量守恒方程是描述传热与传质过程中物质的传递行为的方程。
它可以通过质量守恒定律推导得到。
在化工过程中，我们可以使用质量守恒方程来计算物质的传递速率和传递量。
2.2 传热与传质的能量守恒方程传热与传质的能量守恒方程是描述传热与传质过程中能量的传递行为的方程。
流动、传热及传质的控制方程
对流传质方程
01
对流传质方程是描述流体流动过程中物质传递的方程，它基于Fick第二定律和 Darcy定律。
02
对流传质方程的一般形式为：ρSc▽·vc = -▽P/ρ + ν▽²vc + (1/ρ)▽·(ρD▽c)，其中 Sc是斯密特数，v是速度矢量，P是压力，ν是动力粘度，D是扩散系数，c是浓度。
有限元法在结构分析、固体力学、流体力学等领域有广泛应用。
有限体积法
01
02
03
有限体积法是一种求解偏微分方 程的数值方法，它将连续的求解 区域离散化为有限个小的体积单 元，并对每个体积单元构造近似 函数。
有限体积法特别适合处理流体动 力学问题，因为它能够很好地捕 捉到流体运动的特性，如速度和 压力的连续性。
熵守恒方程
总结词
描述流体熵在空间中的变化。
详细描述
熵守恒方程是热力学的基本方程之一，它表明在封闭系统中，流体的熵不会凭空产生或 消失。该方程基于熵增原理，表示流体在流场中单位时间内熵的增加等于流入该控制体
的净熵流量。
02 传热的控制方程
热传导方程
总结词
描述了物体内部热量的传递过程。
详细描述
热传导方程，也称为傅里叶定律，表 示在物体内部，温度梯度导致热量从 高温区域流向低温区域。该方程基于 能量守恒原理，并考虑了导热系数的 影响。
03
对流传质方程适用于描述流体流动过程中的物质传递过程，如化工、环境、食 品等领域中的流动和传递过程。
化学反应动力学方程
1
化学反应动力学方程是描述化学反应速率和反应 机理的数学模型。
2 3
传热传质传动量-概述说明以及解释
传热传质传动量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分:传热、传质和传动量是热力学和流体力学中重要的概念，它们在各种工程领域都具有广泛的应用。
传热是指热量在物体之间传递的过程，其中包括传导、对流和辐射等方式。
传质则是指物质内部和物质之间的组分传递的过程，如气体和液体中的物质扩散。
而传动量是传热和传质的综合概念，描述了在一定时间内传递的热量或物质的数量。
本文将深入探讨传热、传质和传动量的基本概念，介绍它们在工程领域的重要性和计算方法。
通过对这些概念的深入理解，我们可以更好地应用它们解决实际问题，提高工程效率和性能。
同时，本文还将展望未来在传热传质领域的发展趋势，为工程技术的进步提供参考和指导。
1.2 文章结构:本文将首先介绍传热、传质和传动量的基本概念，以便读者对后续内容有基本的了解。
随后，将深入探讨传热在工程领域中的重要性，以及传质对于工程过程的影响。
最后，将详细介绍传动量的计算方法，作为传热传质研究的核心内容。
通过对这三个方面的系统介绍和分析，希望读者能够全面了解传热、传质和传动量之间的关系，以及它们在工程领域中的应用和发展前景。
这将有助于读者更好地理解和应用传热传质的知识，为工程实践提供理论支持。
1.3 目的本文的主要目的是探讨传热、传质以及传动量在工程领域中的重要性和应用。
通过对传热、传质和传动量的基本概念以及计算方法进行介绍，读者能够了解这些概念在不同领域中的应用和作用。
同时，结合工程实践和未来发展展望，我们希望能够启发读者对传热传质传动量领域的更深入研究，为工程技术的发展和进步贡献力量。
通过本文的指导，读者将能够更好地理解和应用传热、传质和传动量的相关知识，从而为工程实践提供有益的参考和指导。
2.正文2.1 传热的基本概念传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程。
在自然界和工程领域中，传热是普遍存在的现象，也是热力学研究的一个重要方面。
热量的传递方式可以通过三种基本方式实现：传导、对流和辐射。
第三章 传热传质问题的分析和计算
3-1
Southwest Petroleum University
(3-37)
86400
Southwest Petroleum University
例 3-4
r r r
(3-32)
r
3-1
Southwest Petroleum University
3-1
r
Southwest Petroleum University
q1 q2 q3 q4
流体滞留薄膜层内的温度分别必须满足
d 2t dt * * 2 ( N A M A c P , A N B M B c P ,B ) 0 dy dy
或
hm h
D
h
a
h cp
Southwest Petroleum University
动量交换与热交换的类比 在质交换中的应用
雷诺类比（动量传输与热量传输）
Cf Nu Cf 或 Nu St Re Pr Re Pr 2 2
当Pr=1时
Nu
Cf 2
Re
C f ---- 摩阻系数
Sh (0.037 Re 0.8 870) Sc 1 / 3
Southwest Petroleum University
例 3-2
(3-36)
Southwest Petroleum University
40.5
Southwest Petroleum University
例 3-3
3-1 3-1
Southwest Petroleum University
三传方程
在有质交换时，对二元混合物的二维稳态层流流动， 当不计流体的体积力和压强梯度，忽略耗散热、化学反应热 以及由于分子扩散而引起的能量传递时，对流传热传质交换 微分方程组应包括： u x u y 连续性方程 0 x y
传质单元数法1.基本计算公式_OK
～ ～ NO
Z
吸收分离的难度
G
NOG 是反映吸收分离难易程度的因数，NOG
越大，吸收分离的难度越大。
9
一、传质单元数法
3. 传质单元数的求法 (1) 解析法
① 脱吸因数法
直线
设平衡关系为
关系
Y* mX b
由操作线方程，可得
X
X2
V L
Y
Y2
10
一、传质单元数法
令
Y1 dY
3
一、传质单元数法
整理可得
dY KY a dZ Y Y * V
在全塔范围内积分
dX K X a dZ X *X L
V Y1 dY
Z KY a Y2 Y Y *
L X1 dX
Z K X a X 2 X * X
填料层高度基 本计算公式
4
一、传质单元数法
2. 传质单元高度与传质单元数 比较：换热器的换热管长度基本计算公式
25
二、等板高度法
溶质的吸收率
A
Y1
Y2 Y1
溶质的最大吸收率
A,max
Y1 Y2* Y1
溶质的相对吸收率
A Y1 Y2 A,max Y1 Y2*
代入整理得
ln A
NT
1 1
ln A
克列姆塞尔方程26
27
克列姆塞尔算图
二、等板高度法
进一步整理得
NT
1 ln A
ln1
1 A
Y1 Y1* Y2 Y2*
ln
Y1 Y2
Y1* Y2*
则
NOG
Y1 Y2 Ym
15
一、传质单元数法
同理，可导出
第三章传热传质问题的分析与计算
第三章传热传质问题的分析与计算在工程和科学的众多领域中，传热传质问题是至关重要的研究方向。
无论是在能源领域的热交换器设计，还是在材料科学中的热加工过程，又或者是在环境科学中的污染物扩散分析，理解和解决传热传质问题都具有关键意义。
传热，简单来说，就是热量从一个地方传递到另一个地方的过程。
它可以通过三种基本方式进行：热传导、热对流和热辐射。
热传导是由于物质内部存在温度梯度而导致的热量传递，比如金属棒一端加热，热量会逐渐向另一端传导。
热对流则是由于流体的流动而带来的热量转移，常见的例子有暖气片通过空气对流加热房间。
热辐射则是通过电磁波的形式传递热量，像太阳的热量传递到地球就是典型的热辐射。
传质，指的是物质从一处转移到另一处的过程。
这可以是由于浓度差、压力差或者温度差等因素引起的。
比如，在气体混合物中，如果不同成分的浓度存在差异，就会发生传质现象，浓度高的部分会向浓度低的部分扩散。
在实际问题中，传热和传质往往是相互关联的。
例如，在干燥过程中，热量的传递会影响水分的蒸发速度，而水分的蒸发又会改变系统的传热特性。
为了分析和计算传热传质问题，我们需要建立相应的数学模型。
这些模型通常基于能量守恒和质量守恒定律。
对于热传导问题，傅立叶定律是一个重要的基础，它描述了热流密度与温度梯度之间的关系。
而对于热对流问题，我们需要考虑流体的流动特性和热量传递的耦合。
在建立数学模型时，还需要确定边界条件和初始条件。
边界条件可以是给定温度、热流密度或者对流换热系数等。
初始条件则是系统在初始时刻的状态。
以一个简单的平板热传导问题为例。
假设我们有一块厚度为 L 的平板，其两侧分别保持恒温T1 和T2 。
根据傅立叶定律和能量守恒定律，可以得到温度分布的方程：d²T/dx²＝ 0边界条件为：T(0) ＝ T1 ，T(L) ＝ T2通过求解这个方程，可以得到平板内的温度分布情况。
对于更复杂的问题，可能需要使用数值方法来求解。
热质交换汇总
三种传递现象：动量传递τ=﹣μdu／dy，热量传递q=﹣λdt／dy,质量传递mA =﹣DABdCA／dy。
统一公式：FDφ’=﹣Cdφ／dy。
传质的通量：单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量，等于传质速度与浓度的乘积。
质量传递的基本方式：分子传质和对流传质。
分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或其他电势而产生。
分子扩散有两种形式：双向扩散（反方向扩散）和单向扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）。
等分子反方向扩散：设由AB两种组分组成的二元混合物中，组分AB进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等。
组分A通过停滞组分B进行扩散：设组分AB两组分组成的混合物中，组分A为扩散组分，组分B为不扩散组分（停滞组分）。
对流传质：是指壁面和运动流体之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递，分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。
液体中的分子扩散速率远低于液体中分子扩散速率原因：由于液体分子之间的距离较近，扩散物质A的分子运动容易与邻近液体B的分子相碰撞，使本身的扩散速率减慢。
固体扩散现象：固体物料的干燥、固体吸附、固体除湿。
固体中的扩散包括气体，液体和固体在在固体内的分子扩散固体扩散的分类：①与固体内部结构基本无关的扩散②与固体内部结构基本有关的多孔介质中的扩散。
当扩散物质在多孔管道内进行扩散时，其扩散通量与扩散物质本身的性质和孔道尺寸密切相关。
物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是物质的物理性质之一。
扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。
与气体的浓度无关，并随气体温度的升高和总压力的下降而加大，原因：随着气体温度的升高，气体分子的平均运动动能增大故扩散加快，而随着气体压强的升高，分子间的平均自由行程减小，故扩散就减弱。
液相质扩散扩散系数D比气相质扩散的D低一个数量级以上，是由于液体中分子间的作用力强烈地束缚了分子活动的自由程，分子移动的自由度缩小的缘故。
传热传质学知识点总结
传热传质学知识点总结传热传质学是工程热力学的重要分支，研究能量与物质在不同物体之间的传递规律和过程。
在工程实践中，传热传质学的理论知识对于热交换设备、能源系统的设计与运行具有重要意义。
为了更好地掌握传热传质学的知识，下面将对传热传质学中的一些重要概念、定律和计算方法进行总结。
一、传热传质的基本概念1. 传热传质的基本定义：传热传质是指物质内部或不同物质之间由于温度或浓度差异而发生的能量和物质的传递过程。
传热传质的基本特征：（1）传热传质是一种自发的过程，其方向取决于传递物质的热力学性质和温差、浓度差等驱动力；（2）传热传质是一个耗散过程，其过程中会伴随一定的能量损失；（3）传热传质不是一个孤立的过程，其通常会与其他工程过程密切相关。
2. 传热传质的基本方式：传热传质主要有三种基本方式：传导、对流和辐射。
（1）传导：传导是指物质内部不同位置之间由于温度差异而发生的热量传递过程。
传导是通过分子或原子的碰撞和振动来传递热量的，其传热速度与温度梯度成正比。
（2）对流：对流是指在流体中由于温度差异而产生的流动导致的热量传递过程。
对流传热通常包括自然对流和强制对流两种方式。
（3）辐射：辐射是指热能通过电磁波的辐射传递的过程，可以在真空中进行。
辐射传热与物体表面温度的四次方成正比，是温度差异越大，传热速度越快。
二、传热传质的重要定律1. 费尔伯传导定律：费尔伯传导定律是描述传热传导过程中热流密度与温度梯度之间关系的定律。
根据费尔伯传导定律，传导热流密度Q与温度梯度∇T成正比，即Q=-k∇T其中，k为热导率。
2. 牛顿冷却定律：牛顿冷却定律是描述对流传热过程中传热速率与流体速度、温度差、传热面积之间的关系。
根据牛顿冷却定律，Q=hA(Ts-T∞)其中，h为对流换热系数，A为传热面积，Ts为传热面温度，T∞为流体温度。
3. 斯特藩-玻尔兹曼定律：斯特藩-玻尔兹曼定律是描述黑体辐射强度与温度之间的关系。
根据该定律，黑体辐射强度与温度的四次方成正比。
热量传递的基本方式和公式
热量传递的基本方式和公式热量传递是热力学中非常重要的一个概念，它是指热量从高温区域到低温区域的传输过程。
具体而言，热量传递是通过能量传递的方式，将高温物质的热量转移到低温物质中的过程。
在这个过程中，温度差是推动热量传递的主要因素。
在本文中，我们将探讨热量传递的基本方式和公式。
1. 热传导热传导是指热量通过物体内部分子的碰撞传输的过程。
物体内部分子的平均动能（温度）差异导致热量传递的不均匀分布。
热传导有三个主要因素：物质的热导率、物体的厚度和温度差。
热传导的基本方程式可以用傅氏定律表示为：q = -kA(dT/dx)其中q代表单位时间内的热量传导量，k代表热导率，A代表传热面积，dT/dx是温度梯度。
根据热传导方程，可以得出热量传递的速率与温度梯度成正比，与热导率和传热表面积成反比。
因此，在实际应用中，可以通过改变材料或者调整温度差来控制热传导的速率。
2. 热对流热对流是指热量通过流体介质的对流传输的过程。
在热对流过程中，物体表面所处的流体介质被加热后产生的热胀冷缩现象导致流体产生对流运动。
热传导方程中的温度梯度被温度差和流体的热扩散率代替，由于在对流过程中，传热面积难以精确测量，因此，热对流的传热速率通常根据下列的涡度传热公式进行计算：q = hA(Ts - T∞)其中q代表单位时间内的热量传递量，h代表表面传热系数，A 代表传热面积，Ts代表表面温度，T∞代表流体的自由温度。
涡度传热公式适用于低速流体和对流区域不是很大的情况。
3. 热辐射热辐射是指热量通过电磁波的传输机制传输的过程。
热辐射是一种没有传质物质的热量传递方式，在宇宙中的传热过程中非常重要。
热辐射传热速率取决于热辐射强度和传热面积。
通常来说，热辐射强度和温度的4次方成正比，表面之间的热辐射率和表面温度差的第4次方成正比。
总之，热量传递是自然界中一种常见的现象，在许多工业和科学领域中都有广泛的应用。
热传导、热对流和热辐射是三种基本的热量传递机制，在不同的情况下都有各自特点和适用范围，正确选择适当的传热机制对于提高传热效率至关重要。
传热与传质最全的计算
qmhCph ( T1 – T2) = qmcCpc ( T2′– T1′)
其中qmh和qmc分别为热、冷流体的质量流量，kg/s或kg/h
二、传热速率方程
1、总传热速率微分方程
dA
通过换热器中任一微元面积dA的间壁 T
两侧流体的传热速率方程，可以仿照对
dφ
流传热速率方程写出：
dφ = K ( T – T′) dA = K △T dA
i1 i
ri
ΔT=T1 –Tn+1
Φ
r2
r1
r3
T1
r4
T2
T4 T3
5、保温层的临界半径
t1----保温层内表面温度；tf----环境温度 r1、r2----分别为保温层内外壁半径； λ---为保温材料的导热系数 α----为对流传热系数；L---为管长
t1 t f
t1 t f
R1 R2
▪ 蒸发：碱液蒸发、PVC干燥
传热在生产中的应用
▪ 2、化工设备和管道的保温（保冷），以减少热量 （冷量）损失。
▪ 保温：如蒸汽管道、热水管道。 ▪ 保冷：-35℃盐水、7℃水管道 ▪ 3、生产中热能的合理利用，废热回收。 ▪ 废热利用：氯化氢合成热用于溴化锂及采暖、转
化反应热用于溴化锂机组
▪ 研究传热的目的
传热的分类
▪ 传热的分类
间歇传热
按连续性
分类：
连续传热 非稳态传热：传热速率常数，
按与时间 的关系
稳态传热：传热速率=常数，
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一、热量传递的三种基本方式
根据传热的机理不同，热量传递的基本方式分为三种：
导热 对流 热辐射
1、热传导（又称导热）
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Φ
r2
r1
r3
T1
r4
T2
T4 T3
5、保温层的临界半径
t1----保温层内表面温度；tf----环境温度 r1、r2----分别为保温层内外壁半径； λ---为保温材料的导热系数 α----为对流传热系数；L---为管长
t1tf
t1tf
R1 R2
1 lnr2 1
2L r1 2L2r
d dr2
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传热传质方法及计算公式
什么是传热?
传热跟我们的生活密切相关 传热在生活中的应用： 1、做饭时，蒸、煮、炒等都是传热过程，饭菜凉了
我们也要“热一热”再吃； 2、冬天开暖气供暖，屋子里暖和、舒服； 3、穿衣服要看天气，根据温度变化选择衣服，冬天
穿棉袄，夏天穿单薄的衣服。
传热推动力
传热即热量传递，凡是有温度差存在的地方，必然有热的传 递，传热是极为普遍的一种能量传递过程，化工生产与传热 的关系尤为密切。
▪1、提高传热速率
▪ 强化传热，减小设备尺寸，节省费用
▪2、降低传热速率
▪ 削弱传热，减少热量损失
传热的基本方式 热的传递是由于物体内部或物体之间的温度不同而 引起的。当无外功输入时，根据热力学第二定律， 热总是自动地从温度较高的部分传给温度较低的部 分， 或是温度较高的物体传给温度较低的物体。 根 据传热机理的不同，传热的基本方式有热传导、对 流和辐射三种。
2、导热系数
A dT
dx（1）、固ຫໍສະໝຸດ 的导热系数大多数固体的导热系数与温度大致呈线性关系。 λ=λ0（1+αλt）
αλ--------温度系数
（2）液体的导热系数
液态金属：液态金属导热系数比一般液体高 液态金属导热系数随温度升高而降低。
其他液体：水的导热系数最大，除水和甘油等几种液体外，大多数 液体λ随温度升高略有减少，纯液体λ比混合液体一般要大一些。
2、对流
流体各部分之间发生相对位移所引起的热传递过程称为对流 传热（即对流） 。
对流的形式可分为： （1）、自然对流：由于流体中各处的温度不同而引起密度
的差别。轻者上浮，重者下沉，流体之间产生相对位移。 （2）、强制对流：由于泵、风机或搅拌等外力的作用使得
流体质点强制运动。 在化工传热过程中,通常是流体流经固体壁面时发生的对流和
T1
T2
φ
n层平壁的热传导速率方程:
T3 T4
T1 Tn 1 n i
i1 i A
δ1 δ2 δ3
x
各层平壁的温差降与该层的热阻成正比。
n
n
T 1 : T 2 : T 3 : T 1 1 A :2 2 A :3 3 A :i 1ii A 1 1 :2 2 :3 3 :i 1i i
r1
对数平均半径为:
rm
r2 r1 ln（ r2 ）
r1
当r2/r1≤2时,
rm
r1 r2 2
4、多层圆筒壁的热传导
三层圆筒壁的热传导速率方程
2L（T1T4）
1lnr2 1lnr3 1lnr4
1 r1 2 r2 3 r3
n层圆筒壁的热传导速率方程
2LT
n 1 ln ri1
i1 i
ri
ΔT=T1 –Tn+1
3、单层圆筒壁的热传导
单层圆筒壁的热传导速率方程
dr
T2
r1
T1
r2
2L（T1 T2）
ln（r2 ） 热阻为:
r1
R
ln（ r2 r1 ） 2L
L
上式也可以写成与平壁热传导速率方程类似形式:
A m (T 1T2)A m ((T r1 2 T r1 2))
其中对数平均面积为:
Am2Ll（ （ nrr22） r1）2rmL
传热的分类
▪ 传热的分类
间歇传热
按连续性
分类：
连续传热 非稳态传热：传热速率常数，
按与时间 的关系
稳态传热：传热速率=常数，
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一、热量传递的三种基本方式
根据传热的机理不同，热量传递的基本方式分为三种：
导热 对流 热辐射
1、热传导（又称导热）
当物体内部或两个直接接触的物体存在着温差时， 由于分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而 引起热量的传递。热量由高温度部分传到低温部分， 或从高温物体传到与之相接触的低温物体，直到各 部分温度相等为止，这种热量传递过程称为导热。
高温
低温
传热过程的推动力：温度差
传热在生产中的应用
▪ 传热在生产中的应用：
▪ 1、物料的加热、冷却或者冷凝、蒸发过程。
▪ 加热：熔盐炉、混合气预热、再沸器
▪
聚合釜夹套升温、汽提、干燥等
▪ 冷却：采用循环水、7℃水、-35℃盐水等冷却水
▪
转化器、合成炉用热水冷却
▪ 冷凝：氯气液化、混合脱水、氯乙烯单体冷凝
热传导联合作用的传热过程.
3、热辐射
因物体本身温度的原因激发产生的电磁波在空间的传 递，称为热辐射。 辐射传热的特点是： （1）、能量传递过程中有能量形式的转变 （2）、任何物体只要在热力学温度零度以上都能发射辐 射能
第二节 热传导
一、热传导方程
1、傅立叶定律
T
AdT
dx
q dT
dx
T1 T T+dT
φ
dx
T2
δ
x
dT
温度梯度，表示热流方向温度变化的强度，温度梯
dx
度越大，说明热流方向单位长度上的温差越大。
负号 表示热流方向与温度梯度方向相反,热量是沿温度 降低的方向传递.
傅立叶定律解决的问题 ▪ 傅里叶定理是研究传热过程的重要方程， ▪ 在工程上 主要解决三个问题： ①计算传热量或热量损失； ②确定面上的温度； ③确定保温层的壁厚。
（3）气体的导热系数
气体的导热系数随温度升高而增大，随压强增大而增加。
二、传导传热的计算 1、单层平面热传导
T1 T2
T R
A
R A
称为导热热阻
T
T1
φ
T2
δ
x
TT1T2 称为导热的推动力
2、多层平壁的热传导
三层平壁的热传导速率方程:
T
11 T A1 2T 2A 2 T 33A 3 11 AT1 22A T433A
2l(t1 tf ) ln(r2 r1)
(1
r2
1r22
2
1
r2
)
0
φ
r2
称为临界半径rc
t1 r1 r2
t2 tf
B
rc
r2
第三节 对流传热
对流传热过程是从流体到固体壁 或从固体壁到流体的传热过程, 是一个层流内层为主的导热和层 流内层以外对流传热的综合过程.
▪ 蒸发：碱液蒸发、PVC干燥
传热在生产中的应用
▪ 2、化工设备和管道的保温（保冷），以减少热量 （冷量）损失。
▪ 保温：如蒸汽管道、热水管道。 ▪ 保冷：-35℃盐水、7℃水管道 ▪ 3、生产中热能的合理利用，废热回收。 ▪ 废热利用：氯化氢合成热用于溴化锂及采暖、转
化反应热用于溴化锂机组
▪ 研究传热的目的