传递现象导论PPT
传递过程原理第一章.ppt
通量=－扩散系数×浓度梯度 , , DAB 的量纲相同，扩散系数m2/s
“－”表示通量的方向与梯度的方向相反。
二、分子传递的类似性 通量=－扩散系数×浓度梯度
上式称为现象方程（Phenomenological equation)
在流体中，若两个相邻的流体层的速度不同，则将 发生由高速层向低速层的动量传递。
动量传递方向
u1 u2
一、平衡过程与速率过程
2. 热量传递过程—当物系中各部分之间的温度存 在差异时，则发生由高温区向低温区的热量传递。
t1＞ t2 ＞ t3
热流方向 t1 t2 t3
一、平衡过程与速率过程
3. 质量传递过程—当物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质量 传递。
q A
[
J m2
s
]
热量 面积× 时间
ρcpt
[
kg m3
].[
J kg K
].[K]
[
J m3
]
热量 体积
J m.s.K
.[
m3 kg
].[
kg.K J
]
[
m2 s
]
一、分子传递的通用表达式
量纲分析结果 q/A －热量通量 d(ρcpt) －热量浓度梯度
2 2 2
x2 y2 z2
(数量式）
拉普拉斯算子是一数性、微分算子。
▽与Δ的关系： 2
四、几个常用算子
传递现象.ppt
传递现象－非恒稳态传递过程
2. 在确定了微分方程后，对于每一特例，必须确定相应的初始 条件或边界条件才能得到正确的解。
本例中， 边界条件为：z＝0，cB＝c0； z＝，cB＝0
c 解此方程可得： B
c0 (1 erf )
z
4Dt
erf为误差函数 erf 2 e 2 d
0
传递现象－非恒稳态传递过程
传递现象－讨论
3. 牛顿冷却定律
q H T边界－T环境
物体冷却时放出的热通量q 与物体边界与环 境的温度差成正比
传递现象－非恒稳态传递过程
设有一半无限平板型膜，一面维持恒定的浓度c0，另一面延 伸至无穷，初始时刻，膜内各处浓度均为0，求不同时间膜内 浓度的分布。
建立微分方程如下：
1. 首先选取适当微体 积元进行分析，本例 中,选取距离为z，厚 度为dz的微体积元 Asdz进行物料衡算 该微元在dt时间内的流入、流出和积累分别为：
（1）
则上下两池的浓度随时间变化为：
dcB上 jB As ,
dt
V上
dcB下 jB As dt V下
d cB下 cB上
dt
jB As V上1 V下1
将（1）式代入
d cB下 cB上
dt
DBA
As l
V上1 V下1
(cB下 cB上 )
传递性质的实验测定
d cB下 cB上
热传导（Thermal Conduction） －－热量传递
传递现象－粘滞性（Viscosity）
粘滞性（Viscosity） －－动量传递
传递现象 （Transport Phenomenon）
总结：
1. 从微观成因看，物质传递、热量传递和动量 传递都是由于分子的无规则热运动引起的， 是大量分子热运动的统计平均行为。为与因 流体整体运动引起的传递相区分，我们称上 述三种传递现象为分子传递现象
传递过程原理第三章PPT
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)
传递现象导论
《传递过程导论》教学提要及讲稿课程名称：传递过程导论课程性质：专业必修课学时/学分：24/1.5 一．课程概况“传递现象”作为化学工程学发展的标志，在上世纪50年代末、60年代初出现以来，一直是化学工程专业的重点课程，它体现化学工程专业的培养目标、特点、潜能。
传递现象是“充分发展的、有突出应用的物理学分支，跨越应用科学的诸多领域”。
其目的在于：理解工程学、农学、气象学、生物学、分析化学、材料科学、药学等方面的诸多过程。
上世纪80年代后，传递过程与热力学、电磁学、力学一样逐渐成为工科专业的公共课程和技术基础课程。
传递现象研究的对象是实际工程问题，而其解决问题的方法又有着不同于专业应用技术，其特点是，比基础课程（高等数学、大学物理等）更接近实际应用，比专业应用技术课程（化工原理等）更深刻理解现象本质。
二．教学目标1．以自然现象和工程问题中的传递现象为研究对象，以“一维”传递现象为基础，通过物理分析，进行衡算，建立方程，解析计算，并运用解析结论来解释现象和解决工程问题。
通过多次重复“简化过程，建立方程”，引导学生实践“从物理到数学”，培养学生分析、处理和解决工程问题的思维方式和学习方法。
2．加强实验方法教学，理论—实验—工程，让学生体会“理论联系实际”，培养学生建立工程观。
3．对动量、热量和质量传递之间的类似问题进行对比，培养学生创新意识。
三．教学内容前言传递现象？第一章分子传递现象1.1你了解流体吗？1.1.1基本假定—连续介质模型，1.1.2流体受力，1.1.3流体流动1.2分子传递机理1.2.1牛顿粘性定律，1.2.2傅立叶导热定律，1.2.3费克扩散定律1.3类似现象第二章有限控制体分析—守恒原理2.1质量守恒2.2机械能守恒2.3动量守恒第三章动量传递3.1流动状态—层流与湍流3.1.1雷诺试验，3.1.2流动状态的判别—雷诺数Re3.2管内层流3.2.1管内层流速度分布—抛物线分布，3.2.2管道沿程阻力—压降3.3研究流体流动的实验方法3.3.1流场显示，3.3.2速度测试，3.3.3量纲分析3.4湍流理论3.4.1湍流特性，3.4.2时均模型，3.4.3壁面湍流速度分布，3.4.4圆管湍流压降3.5边界层理论3.5.1概念和特点，3.5.2平板边界层阻力，3.5.3圆管进口段，3.5.4绕球边界层分离3.6绕流阻力—阻力系数3.6.1阻力机理，3.6.2阻力系数，3.6.3减阻第四章热量传递4.1传热机理 4.1.1热传导，4.1.2热对流，4.1.3热辐射4.2管内层流换热4.3间壁式换热器4.4绕流传热 4.4.1传热边界层，4.4.2绕圆柱传热，4.4.3小球传热第五章质量传递5.1质量与热量传递现象类似5.2对流传质5.3质量传递的特点四．教学方法1．课堂教学：启发式教学。
人教版九年级物理全册 《章末复习》信息的传递PPT
章末复习
例2 [大连中考] 收音机收到的信号是通过____电_磁_（选填“超声” 或“电磁”）波传递的；集成电路中的三极管是利用______（选
填半“导体半导体”或“超导体”）材料制成的。 答案 电磁 半导体
第十六页，共三十三页。
章末复习
例3 [绵阳中考] 各地高高耸立的电视塔是地标性建筑，电视塔 上天线的作用是（ ）D A．让声音、图像信号转化为电信号
2 两种方式：模拟通信和数字通信 （1）模拟通信：在话筒将声音转换成信号电流时，信号电流的频率、振 幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信 号的“一举一动”，这种电流传递的信号叫模拟信号，使用模拟信号的通 信方式叫模拟通信。 （2）数字通信：用“·” 和“—”、“0”和“1”以及声音的长短、亮
（1）无线电广播信号的发射由广播电台完成，话筒把播音员的声音信号转换成 电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁 波发射出去；信号的接收由收音机完成，调谐器选出特定频率的信号，通过解 调器检出音频信号，最后由扬声器把音频信号转换成声音。 （2）电视用电磁波传递图像信号和声音信号。 （3）移动电话既是无线电发射台又是无线电接收台，需要用基地台转接。
第十八页，共三十ห้องสมุดไป่ตู้页。
章末复习
光的长短、电流的有无等组成各种组合，用来传递丰富多彩的声音、图像等各 种信息。像这样用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，使用数字信号 的通信方式叫数字通信。
第八页，共三十三页。
章末复习
3 四种通信 （1）微波通信 ①优点：频率高、传递信息的容量大。 ②缺点：当遇到高山、大海等，无法建设中继站时，微波通信就无 法继续。
传递过程原理课件
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
传递过程导论-20198
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
忽略高阶小量，得
dJAr 2JAr
dr
r
积分
J Ar
C1 r2
代费克定律
JAr
DAB
dCA dr
得
DAB
dCA dr
C1 r2
再积分
CA
C1 r
C2
边界条件 rrrr00,,
CA CA0 CA CAW
（CA0、CAW 恒定）
薄膜内浓度分布
CA CA0
解： 1.48 查误差函数表得 erf0.9633
氧浓度为 C A4.0110-5k m ol/m 3
例1-7 缓释药片的扩散速率
在药粒外包覆一层薄膜, 药物以分子扩散方式通过薄膜, 实现缓释作用。
CAddCrArr0 JAr MA
根据质量守恒原理
4r 2 J A r 4r d r 2 J A r d J A r
负号表明热量由高温传向低温。
例1-3 玻璃窗散热
平壁玻璃内的温度分布
T T0 x
T1 T0
通过平壁玻璃的导热速率
Qx qxAkAddTx T0T1
kA
对多层串联复合平壁
T0
T1
Q
1
k1A
T1
【实用资料】九年级物理全册人教第二十一章单元综合复习四信息的传递PPT
50 km
更多
光导纤维
网络通信
◎复习训练 一、选择题 1. 关于电磁波，下列说法错误的是( D ) A．收音机、电视机和移动电话都是靠电磁波来传 递信息的 B．跟水波类似，电磁波也有自己的频率、波长和 波速 C．真空中电磁波的波速约为 30 万千米每秒 D．微波炉内的微波是一种波长很长、频率很低的 电磁波
(1)同步通信卫星绕地球运行时_受__ (填
“ 受 ” 或 “ 不 受 ”) 地 球 的 引 力 ， 周 期 是 _2_4____h．同步通信卫星相对于地面的建筑物
是静___止___的，____3_____颗同步通信卫星基本可以实
现全球通信．
(2)理论和实践表明，质量不同的同步通信卫星都以 相同的速度在同步轨道上运行，若同步通信卫星上的天 线脱落，天线__仍__然_____ (填“仍然”或“不会”)在同 步轨道上运行．
倍，整部超高画质电影可在 1 秒之内下载完成.5G 手机
传递信息依靠的是( D )
A．超声波
B．次声波
C．红外线
D．电磁波
二、填空题 6. 在综艺节目“奔跑吧！兄弟”中，参赛嘉宾运动 时会带着智能运动手环，以测量记录人的运动情况．如 图所示．以佩戴者手腕为参照物．智能运动手环是 _静__止______ (填“运动”或“静止”)的；智能运动手环 还可以通过_电__磁__波____以无线的方式向手机发送运动的 统计数据．
九年级物理全册人教课件第二十一章单元综合复习四信息的传递PPT
九年级物理全册人教课件第二十一章单是元综合复习四信息的传递PPT
九年级物理全册人教课件第二十一章单元综合复习四信息的传递PPT
九年级物理全册人教课件第二十一频章率单元综合复习四信息的传递PPT
Unit 12 传递现象
Unit 12 what do we mean by transportphenomena ?传递现象是工程科学三个经典研究领域的总称（它具有系统性和综合性）：能量或热量传递，质量传递或扩散，以及动量传递或流体动力学。
当然，热量和质量传递在流体中经常发生，正因如此一些工程教育家喜欢把这些过程包含在流体力学的范畴内。
由于传递现象也包括固体中的热量传导和扩散，因此，传递现象实际上比流体力学的范围更广。
传递现象的研究充分利用描述传热，传质，传动过程的方程间的相似性，这也区别于流体力学。
这些类似性(通常被这么叫)常常可以与传递现象发生的物理机制间的相似性关联起来。
因此，理解了一个传递过程就能很容易地理解另一个传递过程。
而且，如果微分方程和边界条件是一样的，只需获得一个传递过程的解决方案即可，因为通过改变名称就可以用来获得其他任何传递过程的解决方案。
必须强调,虽然有相似之处,也有传递过程之间的差异,尤其重要的是运输动量(矢量)和热或质量(标量). 然而,系统地研究了相似性传递过程之间的相似性, 使它更容易识别和理解它们之间的差别。
1．怎么研究传递过程？为了找出传递过程间的相似性，我们将同时研究每一种传递过程——取代先研究动量传递，再传热，最后传质的方法。
除了促进理解之外，对于不使用在其他教科书里用到的顺序法还有另一个教学的原因：在三个过程中，包含在动量传递研究中的概念和方程对初学者来说是最难以理解并使用。
因为在不具有有关动量传递的知识前提下一个人不可能完全理解传热和传质，在顺序法的情况下他就被迫先研究最难的课程即动量传递。
另一方面，如果课程同时被研究，通过参照有关传热的熟悉课程动量传递就变得更好理解。
而且，平行研究法可以先研究较为简单的概念，再深入到较难和较抽象的概念。
我们可以先强调所发生的物理过程而不是数学性步骤和描述。
例如，我们将先研究一维传递现象，因为它在不要求矢量标注下就可以被解决，并且我们常常可以使用普通的微分方程代替难以解决的偏微分方程。
传递现象知识点总结图
传递现象知识点总结图一、现象的概念和特点现象是指在客观世界中出现的各种事物的状态、现象。
它包括直接感受的现象和间接推论的现象两种。
在认识实践活动中，我们总是通过观察一切事物的表面现象来认识它，由表面现象反映其内在规律。
因此，现象是受一定规律支配的。
二、现象的分类1.自然现象。
自然现象是自然界中独立存在的、以自己特有的规律和方式发生的现象。
如生长、运动、变化等。
宇宙的形成、生物的进化、地学现象等都属于此类。
自然现象是科学研究的基础和对象。
2.社会现象。
社会现象是指人们在社会生活中所表现出来的一切事物的状态和现象。
社会现象与自然现象相比，有其特有的规律和方式。
如社会生产、社会关系、社会发展等。
社会现象是人们所关心的重要对象。
三、现象与本质1.现象与本质的关系现象是客观存在的事物的动态形态。
本质则是事物的内在属性与规律。
现象与本质是密不可分的，现象是本质的表现。
2.认识现象和本质的方法（1）、感观直觉。
通过感观反映直接感受到的现象。
（2）、感性知觉。
在感观直觉基础上，运用感性认知阶段的认识能力对现象进行比较和分析。
（3）、理性认识。
在感性认识的基础上，通过思维、判断、推理等能力对现象与本质进行深入探索。
（4）、实践检验。
通过实践活动的检验，验证认识结果的正确性，发现现象背后的本质规律。
四、现象的相对性1.现象的相对性概念现象是相对的，它具有时空特性，即现象不是孤立的，而是相对于特定条件的。
同样的现象在不同的条件下会呈现出不同的特点。
2.现象的相对特性（1）、时空相对性。
同一现象在不同时空条件下会有不同表现。
（2）、主客体关系相对性。
现象既是主体的感知，又是客体的存在。
（3）、现象的内外关系相对性。
现象是事物的外在表现，本质是事物的内在本质。
（4）、单一与综合相对性。
现象是事物存在的片面性表现，本质则是事物的全面规律。
3.现象的认识实践要正确理解现象的相对性，就要求我们注意正确认识现象的多方面条件，坚持全面、多方面、相对的方法，正确认识现象的分析判断和总体判断的相对性，同时还要注重在实践中，不断检验和实践中制证。
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为速度梯度，表示垂直于流动方向 上流体速度的变化率。
“－”表示剪应力的方向与速度的方向相反，或表示动量通量的方 向与速度梯度的方向相反，即动量总是沿着速度降低的方向传递的。
如果令
那么
du d( u) d( u) dy dy dy
其中，ν称为动量扩散系数，也称为运动粘度
导电固体有相当多的自由电子在晶格之间 像气体分子那样运动。自由电子的运动在 导热中起着主要作用。
14
非导体导热
非导电固体：导热通过晶格结构的振动，即 原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现。
13:02 15
3、分子质量传递的机理 是由热力学第二定律决定的
13:02
16
二、分子传递的数学描述 （一）分子动量传递的数学描述 ——牛顿粘性定律
对于学生的个人来讲，学好这门课的意义在于：
1. 这门课程是工科类考研专业课之一； 2. 学好这门课还是完成本专业培养方案的需要； 3. 学好这门课有助于争取更高的奖学金； 4. 学好这门课也是找个好工作的需要； 5. 学好这门课可能会使今后的日常工作得心应手。
13:02
4
五、本课程在化学工程课程体系中的地位和作用
13:02
9
第二节
传递现象的物理机理及其数学描述
传递现象的分类：分子传递和湍流(涡流)传递 1. 什么是分子传递？ 2. 什么是湍流传递？ 一、分子传递的机理 1、分子动量传递的机理 是分子动量交换的结果
13:02
10
2、分子热量传递的机理 （1）气体导热的机理 （2）液体导热的机理 （3）固体导热的机理 A、导体 B、非导体
传递过程就是研究传递现象的发生机理及其传递规律的一门 课程，这门课程通过研究动量传递、热量传递和质量传递发生的 速率与传递推动力(速度梯度、温度梯度、浓度梯度或化学位梯 度)之间的关系探索各种传递现象的内在规律，并由此确定各个 强度性质的物理量(速度、温度和浓度)随时间和空间的变化关系。 传递现象发生的原因是物系内部存在温度差、速度差、浓度差， 即物系内部存在某种强度性质物理量的不均匀性。这种不均匀性 导致了物系处于一种热力学不平衡状态。根据热力学第二定律， 任何一个孤立体系都有自发朝平衡状态发生变化的趋势，使体系 的物质和能量分布达到均一化，即自发地向熵增大的方向变化。 由此可见，传递现象发生的本质原因是受热力学第二定律的支配， 体系存在着自发向平衡状态发生变化的趋势。
5. 课前要认真预习。
6. 课上要仔细听讲，学会做笔记。 7. 课下要独立完成作业。
13:02
8
七、本课程的研究方法
1. 理论分析方法
确定简化的物理模型 建立数学模型 数学求解
2. 实验研究方法 采用因次分析的方法，根据π 定理，利用无因次准数 来描述相关变量之间的关系。 3. 数值计算方法 4. 类比法
du dy
比例系数μ称为流体的动力粘度，简称粘度，单位Pa· s
Pa [ ] m s 1 / m Pa s d u /d y
13:02 18
τ也称为动量通量？ 通量的定义? τ的单位：
du dy
N kg m s 2 kg m s 1 [m] [u] Pa 2 2 2 m m m s [ A] [t ]
研究动量、热量和质量传递的机理和传递规律，不但可以为 化工过程提供数学模型，还可以从理论上计算传递过程的速 率。这对于化工过程和设备的开发、设计和优化起着非常重 要的作用。另一方面，从过程发生的速率角度对动量、热量 和质量传递现象进行综合分析，还可以发现三类传递现象之 间的类似性和本质上的一致性。
13:02 3
化学工程专业课程体系
反应 工程 化工 原理
化学反应动力学 数学
13:02
传递过程原理 化学 计算科学
5
物理
六、本课程的应用领域
由于传递现象无处不在，因此本课程不仅在工程领域，而 且在日常生活领域也有着广泛的应用。
1. 动量传递： 在日常生活中； 在工业生产中； 2. 热量传递： 在日常生活中； 在工业生产中； 3. 质量传递： 在日常生活中； 在工业生产中；
13:02
11
2、分子传热机理 （1）气体导热的机理： 分子不规则热运动时相互碰撞的结果。 （2）固体导热的机理 A、导体：自由电子运动。
B、非导体：晶格的振动。
（3）液体导热的机理：很复杂。
13:02
12
气体导热
13:02
氢(黄色)与氧(蓝色)，当温度 升高，分子运动速度增加。
13
导体导热
13:02
本决 课的 程问 可题 以实 解例
简单
烧开水 射程
复杂
13:02
天气预报
核爆炸模拟
6
五、本课程的特点
1. 与物理和数学关系密切，对物理和数学的基础知识要求 比较高，尤其是数学知识。 2. 理论性强，概念比较抽象，引入的简化假设比较多。 3. 实践性强，与工业生产和日常生活息息相关。
4. 系统性强，各章节的内容相互联系形成了一个有机整体。
5. 三种传递之间的类似性强。 6. 公式多且公式非常复杂。
总之一句话，这门课程既有用，又很难！
13:02 7
六、本课程的学习方法
1. 与其它相关课程结合起来学习，以收到触类旁通的效果。 2. 把学习的重点放在公式的应用而不是公式的推导上。 3. 着重掌握各物理量的基本概念和公式中物理量的含义。 4. 注意利用“三传”的类似性来获得举一反三的效果。
du 速度梯度：速度沿距离的变化率。 dy
u
F dy du
y 0 x u=0
平板间的流体剪应力与速度梯度
13:02 17
Y
实测发现：
F A
du FA dy
du dy
令
τ为单位面积上的内摩擦力，即摩擦剪应力，单位为Pa， 因τ 的方向与推力F 的方向相反，因此前面带“－”号
引入比例系数μ，上式变为
13:02 1
二、课程的发展历程
20世纪20年代以前 工艺过程
20年代－60年代
单元操作
60年代以后
传递现象
13:02
2
三、课程的研究的目的与意义
研究目的：
1. 了解各类传递过程的机理，寻找提高传递过程的速率提供 方法； 2. 建立传递过程的数学模型，为设备的改进和生产过程的控 制提供依据。
研究意义：