对流传热与传质分析(王启杰)第八章
高等传热学复习题
高等传热学复习题1．简述求解导热问题的各种方法和傅立叶定律的适用条件。
2．定性地分析固体导热系数和温度变化的关系3．什么是直肋的最佳形状与已知形状后的最佳尺寸？4．评述确定非稳态导热属于“薄”与“厚”的判据。
5．用“薄”壁方法分析用热电偶测量流体温度如何提高精确度。
6．半无限大固体表面温度周期性波动时，说明其温度传播的衰减性及延迟性。
7．固体表面辐射率有那几种？说明其相互关系。
8．角系数相对性成立的前提条件是什么？9．强化表面辐射的方法有哪些？10．燃用气、液、固体燃料时火焰辐射特性。
11．试述强化气体辐射的各种方法。
12．固体表面反射率有哪几种？13．说明相似理论在对流换热分析中的应用。
14．简述对流换热问题的各种求解方法。
15．试述凹陷形空穴强化沸腾传热的原理。
16．试述通道内层流流动时强化对流换热的各种方法。
17．试述通道内紊流流动时强化对流换热的各种方法。
18．层流流动时，不同通道截面形式（A，B）在给出Nu A、Nu B、f A、f B时比较其换热及流动性能。
参考书：1．E．R．G．埃克特，R。
M。
德雷克著，航青译，传热与传质分析，科学出版社，1983年2．屠传经等编，热传导，高等教育出版社，19923．王启杰，对流传热传质分析，西安交通大学出版社，19914．梅飞鸣，王兴安编，辐射传热，高等教育出版社，19891．屠传经等编著，高温传热学，浙江大学出版社，19972．杨世铭，陶文铨等编著，传热学（第三版），高等教育出版社。
高等传热学复习题(2010)1.试述求解导热问题的各种方法和傅立叶定律的适用条件。
2.有内热源稳态导热有什么特点，你能举例说明吗？3.什么是直肋的最佳形状与已知形状后的最佳尺寸？4.试简述非稳态导热的特点，试分析物体形状对温度变化率的影响规律。
5.用“薄”壁方法分析用热电偶测量流体温度如何提高精确度。
6.半无限大固体表面温度周期性波动时，说明其温度传播的衰减性及延迟性。
化工传递过程基础第八章 对流传热
仅考虑 x方向的流动，上式写成
d
dx
t
0
t0 tuxdyddyt
y0
d
dx 2020/2/15
0(u0ux)uxdy=
dux dy y0
边界层热流方程 边界层积分动量方程
二、平板壁面上层流传热的近似解
2.平板壁面上层流传热的近似解 y
u0
考察平板壁面上速度边界层与 温度边界层不同时发展的情形。 0 x0
2020/2/15
二、平板壁面上层流传热的近似解
q1q3q4q2
c p x(0 ttu x d y )d xc p x(0 tt0 u x d y )d x k d xd d y ty 0 0
即
x
t
0
t0 tuxdyddyt
y0
y
u 0 u f (y)
u0
t 0 t f(y)
t0
t
x
ts
平板壁面的温度边界层
2020/2/15
二、温度边界层（热边界层）
当流体以 u0、t0 流进管道，在进口 附近形成温度边界 层，其形成过程与 速度边界层类似。
2020/2/15
传热进口 段长度
进口 段 传热
充分发展 的传热
u0
取一微元控制体 dVtdx(1)
作热量衡算
1-2面：流入
质量流率：m1
t
0
uxdy(1)
热量流率：q1
t
0
uxcptdy(1)
2020/2/15
t0 3
2
δt
1
4
dx
二、平板壁面上层流传热的近似解
3-4面：流出
化工原理,第8-9章
第八章 传质过程导论第一节 概述8-1 化工生产中的传质过程均相物系的分离（提纯，回收）1.吸收2.气体的减湿3.液－液萃取4.固－液萃取（浸沥，浸取）5.结晶6.吸附（脱附）7.干燥 8精馏 目的：湿分离或混合8-2 相组成的表示法1. 质量分率和摩尔分率m m a A A =m ma B B = mm a C C = ………. ......+++=C B A m m m mA,B 两组分 a a -1 n n x A A =n nx B B = nn x C C = ……. ......+++=C B A n n n n .......1+++=C B A x x x互换 A A A A A m m a m m x ==BB B m ma x = ……. ∑=++=i i i B B A A m a m m m a m m a n ...... ()....,,C B A i = 故 ∑==i iiAAA A m a m a n n x iiiA A A m x m a a ∑=2.质量比和摩尔比质量比 B A m m a /=摩尔比 B A n n X =()a a a -=1 ()x x X -=1()X X x -=13．浓度质量浓度 V m C A A = 3/m kg摩尔浓度 V n C A A = 3/m k m o l均相混合物的密度ρ即为各组分质量浓度的总和（体积与混合物相等）∑=++=i B A C C C ........ρρA V ma V m C A A A ===C x V n x V n C A A A A ===混合气体 RTp V n C A A A ==RTp M V n M V m C AA A A A A ===气体总摩尔浓度 RTpV n C ==摩尔分率与分压分率相等 pp n n y AA A ==气体混合物摩尔比可用分压比表示 BB AA B B A A B A M p M p M n M n n n Y ===第二节 扩散原理8-3 基本概念和费克定律分子扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比 费克定律： 对双组分物系下表达为： dzdl D J AABA -= A J —分子A 的扩散通量 s m kmol ⋅2/ 方向与浓度样应相反 AB D —比例系数 组分A 在介质B 中的扩散系数 s m /2A c —组分A 浓度，3/m kmoldz dc A —组分A 的浓度梯度 4/m kmol RT p c A A =得 dzdp RT D J AAB A -= 定义A J 通过得截面是“分子对称”得，即有一个A 分子通过某一截面，就有一个B 分子反方向通过这一截面，填补原A 分子得空部位，这种分子对称面为固定时，较为简便。
传热传质过程报告
传热传质过程报告刘畅3382012511摘要单论述了传质冷却的机理，并给出工程实际的应用及其最新进展，以管式间接蒸发冷却器为实例建立数学模型，论证传热传质机理关键字冷却机理管式间接蒸发冷却器引言质量传递过程设计的领域很广，如空调工程中空气的处理问题，化学工程中常见的有蒸馏、吸收、萃取和干燥等，质量传递过程还与反应工程、离子交换、反渗透技术和生物工程等过程密切相关。
传质机理是说明传质过程的基础，有了正确的传质理论，便可以据此对具体的传质过程及设备进行分析，优化选择合理的操作条件，对设备的强化、新型高效设备的开发做出指导。
传质理论一般首先是对传质过程提出一个说明传质机理的数学物理模型，研究该模型的解，讨论影响传质过程的各种因素，以实验验证该传质理论的正确程度，进而可以用实验的结果，修正数学物理模型，最后得到比较切换实际工程问题的传质模型。
下面将简单介绍传热传质机理并在管式间接蒸发空气冷却器的传热、传质过程分析的基础上，建立适宜的管式间接蒸发空气冷却器的热工模型，并对管外湿侧二次空气与水膜之间的传热、传质系数进行广泛的分析、优选和改进。
1 传质冷却机理及其实际应用在传热学中已经分析过和壁面间的对流换热过程，所涉及的流体是单一物质或称一元体系。
而在某些实际情况下，流体可能是二元体系，并且其中各组分的浓度不均匀，物系中的某组分存在浓度梯度，将发生该组分由高浓度区向低浓度区的歉意过程，就会有质量传递或质交换发生。
日常生活中遇到的水分蒸发和煤气在空气的弥漫以及室内装修造成的空气污染等都是传质现象。
同样在自然界和工程实际中，海洋的水面蒸发在潮湿的大气层中形成云雨；生物组织对营养成分的吸收；油池起火和火焰的扩散；冷却塔、喷气雾化干燥、填充吸收塔等的工作过程都是传质过程的具体体现。
传质过程又常和传热过程符合在一起，例如空调工程中常用的表面式空气冷却器在冷却去湿工况下，除了热交换外还有水分在冷表面凝结洗出；还有在吸收式制冷装置的吸收器重发生的吸收过程等，均是既有热交换又有质交换的现象。
化工原理讲稿第八章传质过程概论
•第二节 扩散与单相传 2.组分在液质体中的扩散系数
•第二节 扩散与单相传 Wilke-Ch质omg公式估算
•适用于低分子量的非电解质在很稀溶液中的扩散系数的计算。 ❖组分在液体中的扩散系数比在气体中的小得多 ； ❖与温度成正比，与粘度成反比； ❖一般为10-9m2/s。
•第二节 扩散与单相传 四、涡流扩质散与对流传质
•(2)气－固接触传质过程 •干燥：含水分（或可挥发性液体）的固体与比 较干燥的气体接触。
•气体吸附：物质从气相进入固相表面。
•(3)液－液接触传质过程 •液－液萃取：利用液体混合物中各组分在某种 溶剂中的溶解度差异而将各组分分离开来。
•第一节 概 述 (Introduction)
•(4)液－固接触传质过程 •固－液萃取：浸取、浸沥。应用溶剂将固体原 料中的可溶组分提取出来。 •液相吸附：如活性炭脱去蔗糖粗溶液中的有色 物质。
二、相组成的表示方法 •（一）质量分率和摩尔分率
•1.质量分率
•质量分率为混合物中某组分的质量占总质量的分率或百分率
•第一节 概 述 (Introduction)
2.摩尔分率
• 指混合物中某组分的摩尔数占总摩尔数的分率或百分率 。
•3.质量分率与摩尔分率的换算
•第一节 概 述 (Introduction)
• 摩尔汽化潜热接近相等的二元混合物进行精馏操作时 ，在汽、液两相的接触过程中，易挥发的A组分由液相进 入汽相的速率与难挥发的B组分从汽相进入液相的速率大 体相同。因此，无论在汽相中，或者在液相中进行的传质 过程都可视为等分子反向扩散
•第二节 扩散与单相传质
• 如例图题所8-示2：，氨气(A)与氮气(B)在长0.1m的直 径均匀的联接管中相互扩散。总压p=101.3kPa, 温度T=298K，点1处pA1=10.13kPa、点2处 PA2=5.07kPa，扩散系数D=2.30x10-5m2/S。 试求稳态下的扩散通量JA、JB及传质速率NA、NB 。
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
流体的传热和传质
流体的传热和传质流体的传热和传质是热力学和传质学领域中的重要理论和实践问题。
在许多工程和自然现象中，流体的传热和传质过程起着关键作用，如热力设备的设计、化工反应过程的控制以及环境保护等。
本文将从理论和实践两个方面，对流体传热和传质进行探讨。
一、流体的传热流体的传热是指热量在流体中的传递过程。
这种传递可以通过三种方式进行：传导、对流和辐射。
传导是指热量在固体或液体中的传递过程，其传递方式与物质的微观结构有关。
对流是指传热介质的流动对传热过程的影响，其传递方式与流体的性质和流动条件有关。
辐射是指热量以电磁波的形式传递，不需要传热介质参与。
在工程实践中，为了提高流体的传热效率，常采用换热器。
换热器是一种通过流体的换热面进行热量传递的设备，根据换热的方式和流体的性质可以分为不同类型，如壳管式换热器、板式换热器等。
不同的换热器在不同的工况下有着各自的优势和适用性。
二、流体的传质流体的传质是指在流体中不同组分之间物质的传递过程。
传质过程可以通过扩散、对流和反应等方式进行。
扩散是指溶质在流体中由浓度高的区域向浓度低的区域传递，其速度与浓度梯度成正比。
对流是指流体的流动对传质过程的影响，常用于提高传质效率。
反应是指溶质通过化学反应或生物反应等方式在流体中传递。
在化工工艺中，流体的传质过程对反应速度和产品质量有着重要影响。
为了实现高效传质，需要控制传质介质的流动条件和溶质的浓度梯度，同时合理选择传质设备和工艺参数。
三、流体传热和传质实践案例流体的传热和传质在许多工程和自然过程中发挥着重要作用。
以下是一些实践案例：1. 化工反应过程中的传热和传质：在化学反应中，传热和传质过程对反应速度和产物分布有着直接影响。
通过合理设计反应器和传热设备，可以提高反应的效率和选择性。
2. 多相流传热和传质：在多相流动中，不同相之间的传热和传质过程对相变、反应和质量传递起着重要作用。
例如，在锅炉中的蒸汽生成和汽车发动机中的冷却系统，多相流传热和传质是需要考虑的重要问题。
化工原理 第八章 传质过程导论.doc
第八章传质过程导论第一节概述8-1 物质传递过程(传质过程)传质过程• 相内传质过程• 相际传质过程相内传质过程：物质在一个物相内部从浓度(化学位)高的地方向浓度(化学位)高的地方转移的过程。
实例：煤气、氨气在空气中的扩散，食盐在水中的溶解等等。
相际传质过程：物质由一个相向另一个相转移的过程。
相际传质过程是分离均相混合物必须经历的过程，其作为化工单元操作在工业生产中广泛应用，如蒸馏、吸收、萃取等等。
几种典型的相际传质过程●吸收：物质由气相向液相转移，如图8-1所示A图8-1 吸收传质过程●蒸馏：不同物质在汽液两相间的相互转移，如图8-2所示。
相界面AB图8-2 蒸馏传质过程●萃取，包括液-液萃取和液-固萃取液-液萃取：物质从一个相向另一个相转移。
例如用四氯化碳从水溶液中萃取碘。
液-固萃取：物质从固相向液相转移。
●干燥：液体(通常为水)由固相向气相转移其它相际传质过程：如结晶、吸附、气体的增湿、减湿等等。
传质过程与动量传递、热量传递过程比较有相似之处，但比后二者复杂。
例如与传热过程比较，主要差别为： (1)平衡差别传热过程的推动力为两物体(或流体)的温度差，平衡时两物体的温度相等；传质过程的推动力为两相的浓度差，平衡时两相的浓度不相等。
例如1atm,20ºC 下用水吸收空气中的氨，平衡时液相的浓度为0.582 kmol/m3 ，气相的浓度为3.28×10 - 4kmol/m3 ，两者相差5个数量级。
(2)推动力差别传热推动力为温度差，单位为ºC ，推动力的数值和单位单一；而传质过程推动力浓度有多种表示方法无(例如可用气相分压、摩尔浓度、摩尔分数等等表示)，不同的表示方法推动力的数值和单位均不相同。
8-2浓度及相组成的表示方法1. 质量分数和摩尔分数● 质量分数：用w 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有w A = (8-1)● 质量分数：用x 或y 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有x A = (8-2)2. 质量比与摩尔比 ● 质量比：混合物中一个组分的质量对另一个组分的质量之比，用w 表示。