化工传递过程
化工传递过程四大方程和诗歌
化工传递过程四大方程和诗歌
化工传递过程四大方程是描述物质在化工过程中传递规律的基本方程，它们分别是：
1. 质量传递方程（Mass Transfer Equation）：描述了物质在传递过程中的质量守恒。
2. 动量传递方程（Momentum Transfer Equation）：描述了物质在传递过程中的动量守恒。
3. 热量传递方程（Heat Transfer Equation）：描述了物质在传递过程中的热量守恒。
4. 组分传递方程（Species Transfer Equation）：描述了物质在传递过程中的组分守恒。
这四大方程是化工传递过程分析的基础，通过它们可以解决化工过程中的各种传递问题。
关于诗歌，它是文学的一种形式，通过有节奏、韵律的语言表达情感、描绘景物、抒发思想等。
诗歌具有丰富的表现力和艺术魅力，可以激发人们的想象力和创造力。
诗歌与化工学科看似无关，但实际上，诗歌中的修辞手法、意象、节奏等都可以为化工学科的研究和学习提供启示。
例如，通过学习诗歌，可以提高自己的语言表达能力，更好地理解和掌握化工知识；同时，诗歌中的审美观念和人文精神也有助于培养化工工程师的综合素质。
化工传递(第一章)
※ u和d称为流体流动的特征速度和特征尺寸
当量直径
4
流道截面积 润湿周边长
当量直径
圆截面 d
矩形截面
2ab ab
环形截面 d2 - d1
※ Re＜2000，总是层流；
Re＞10000，一般都为湍流；
2000＜Re＜10000，过渡状态。若受外界条件影响，如管道直径或方向的改变、 外来的轻微振动都易促使过渡状态下的层流变为湍流
第一章 传递过程概论
第二节 流体流动导论
※ 流体：气体和液体的统称
一、静止流体的特性
（一）流体的密度（ρ）
均质流体：
※ 非均质流体： f x,y ,z
图1-1 均质水溶液
密度： M
V
方法：取一微元，设微元 质量为dM，体积为dV
图1-2 非均质溶液 ρ：点密度 dM：微元质量 dV：微元体积
欧拉平衡微分方程
p x
ห้องสมุดไป่ตู้
X
p Y
y
质量力：X = 0，Y = 0，Z = - g
p Z
z
p 0 x
p 0 y
p dp g
z dz
p
h
积分得： dp g dz
p0
0
流体静力学方程
p p0 gh
h p p0
g
流体平衡微分方程（欧拉平衡微分方程）的推导
流体平衡条件：
FB+ Fs = 0
x方向平衡条件： dFBx dFsx 0
x方向作用力：
质量力（dFBx）： dFBx Xdxdydz
F 表面力（dFsx 静压力产生）： d sx
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。
《化工传递过程》课程思政优秀案例
《化工传递过程》课程思政优秀案例（一）教学设计：“化工传递过程”课程主要论述动量、热量以及质量传递过程的基本原理、数学模型及速率计算，以及这些理论和计算结果的工程应用。
课程思政的目的是帮助和引导学生树立正确的人生观、价值观和世界观，是达成课程素质目标的重要环节，但直接引入往往会引起学生的反感。
为此，团队通过不断探索，创新提出“深化、扩展、引入、升华”的课程思政模式，让学生在润物无声中感悟其哲理之美。
（一）案例名称：化工传递过程-边界层积分动量方程（二）案例教学目标培养学生爱党爱国情怀与科学精神，引导学生树立正确的人生观、价值观和世界观。
（三）案例教学实施过程课程的一个重要知识模块是边界层理论，但教材讲授内容仅限于不可压缩流动的边界层流动。
钱学森同志在可压缩流体边界层流动领域为世界做出了巨大贡献，并带领、推动了我国航空航天及相关工程技术领域的发展。
通过在授课过程中进行内容扩展，引入钱学森同志的相关研究成果，开阔了学生视野，并通过“润物无声”的方式，引入钱学森同志爱党爱国的思政案例。
通过“深化、扩展、引入、升华”的创新模式，以爱党、爱国为主题开展课程思政。
（1）深化：在讲完卡门边界层积分动量方程推导之后，首先设置有关该方程适用范围分组讨论，深化学生对该重点知识的理解，得出该方程仅适用于不可压缩流体的重要结论；（2）拓展：引入钱学森同志在可压缩流体边界层研究方向的博士论文及“冯卡门-钱学森”公式核心内容，扩展教学相关内容；（3）衔接：介绍钱学森同志在航空航天及工程控制理论的巨大贡献和突出成就；（4）引入：播放钱学森同志获得“国家杰出贡献科学家”荣誉时刻的获奖感言及其一生中三次激动时刻的故事；（5）升华：指出钱学森同志激动时刻均与党和国家相关联，鼓励学生向钱学森同志学习。
（四）教学效果及反思专业基础知识与思政案例之间往往具有天然的割裂，直接引入容易导致学生反感，思政效果适得其反。
团队通过不断探索，挖掘课程内容与思政案例的衔接点，通过润物细无声的方式推进思想政治教育，培养学生爱党爱国情怀，民族自豪感。
化工原理三传
化工原理三传化工原理三传指的是质量传递、能量传递和动量传递。
在化工过程中，这三种传递过程起着至关重要的作用。
首先，我们来看质量传递。
质量传递是指物质在不同相之间的传递过程。
常见的质量传递包括气体与气体之间的质量传递、气体与液体之间的质量传递、液体与液体之间的质量传递等。
质量传递的驱动力主要包括浓度差、温度差、压力差等。
例如，在气体吸收液体的过程中，质量传递的驱动力就是气体与液体之间的浓度差。
质量传递的速率可以通过质量传递系数来描述，该系数取决于传递物质、传递相和传递条件等。
其次，能量传递是指能量在系统中的传递过程。
在化工过程中，能量可以以热量的形式传递，也可以以功的形式传递。
能量传递的方式主要有传导、对流和辐射。
传导是指能量在物体内部通过分子的热运动传递的过程，对流是指物体间通过流体的对流传递能量的过程，辐射是指能量通过辐射波传递的过程。
能量的传递方式取决于能量传递介质的性质和传递条件等。
例如，在反应器内部，化学反应释放的热量可以通过对流和辐射的方式传递到反应器壁上，进一步散发到周围环境中。
最后，动量传递是指物质在不同相之间的动量传递过程。
动量传递通常与质量传递和能量传递同时发生。
在化工过程中，常见的动量传递包括气体与气体之间的动量传递、气体与液体之间的动量传递、液体与液体之间的动量传递等。
动量传递的驱动力主要是流体之间的速度差。
例如，在化工设备中，常常需要通过泵、风机等设备来提供动力，推动流体在设备内部传递动量。
在化工过程中，质量传递、能量传递和动量传递常常同时存在，彼此相互影响。
例如，在气-液质量传递过程中，气体的传递速率受到气-液界面上气体浓度的变化影响，而气-液界面上的气体浓度受到气体和液体之间的质量传递、能量传递和动量传递的相互作用影响。
总结而言，化工原理三传是化工过程中不可或缺的三个重要传递过程。
质量传递、能量传递和动量传递相互作用，共同决定了化工过程的效率和产品质量。
深入理解和掌握这三种传递过程的规律，对于优化化工过程、提高生产效率具有重要意义。
《化工传递过程Ⅱ》课程教学大纲
《化工传递过程Ⅱ》课程教学大纲课程编号：12S15A0103建议学时：40课程名称：化工传递过程Ⅱ开课学期：秋季英文名称：Fundamentals of Transport课程学分：2.5Processes适用专业：化学工程、化学工艺、化工机械、海洋化学工程与技术一、课程性质、目的和任务传递过程原理是国内外化学工程系高年级本科生和硕士研究生的必修课程，是化学工程专业的重要基础理论课程之一。
课程教学的任务是在大学化工原理（或化工过程与设备或单元操作）课程的基础上，通过课程学习使学生理解动量传递、热量传递和质量传递的基本原理以及三者之间的密切联系，掌握建立、求解化工传递过程数学模型基本方法，提高学生分析问题、解决问题的能力。
二、课程主要内容及要求第一章动量、热量与质量传递导论（共2学时）1、绪论2、现象定律3、普兰德数、施密特数和刘易斯数本章内容为一般了解。
第二章粘性流体流动的微分方程（共4学时）1、连续性方程的推导及分析2、粘性流体的运动微分方程3、用动力压力表示的萘维－斯托克斯方程本章内容为详细掌握。
第三章运动方程的应用（共8学时）1、稳态层流2、非稳态流动3、流函数4、势流第四章边界层理论基础（共4学时）1、边界层概念2、普兰德边界层方程的推导及求解3、边界层积分动量方程的推导本章内容为详细掌握。
第五章热量传递概论与能量方程（共2学时）1、热量传递方式2、能量方程本章内容为一般了解。
第六章热传导（共4学时）1、稳态热传导2、集总热容法3、一维不稳态导热的分析解本章内容为详细掌握。
第七章对流传热（共6学时）1、对流传热的机理和膜系数2、平板壁面层流传热的精确解3、平板层流传热的近似解本章内容为详细掌握。
第八章质量传递概论与传质微分方程（共2学时）1、分子传质与对流传质2、质量传递微分方程本章内容为一般了解。
第九章分子扩散（共2学时）1、稳态分子扩散的通用速率方程2、气体中的分子扩散本章内容为详细掌握。
化工传递过程 第一章 传递过程概论
描述分子动量传递的基本定律
粘性流体：有粘性，流体层间会产生剪切力
y
静
止
两块无限大的平行平板，中间
u-du
dy
u
u0
x
充满流体，上块静止，下块运动， 因粘性的存在，最下层流体必随板 运动，速度uo , 最上层流体也必随 板静止，速度0。
实验证明，当uo不是很大，流体处于层流范围内时， 剪应力（动量通量）与速度梯度成正比，即：
通量=－扩散系数×浓度梯度
① 各过程所传递的物理量均与其相应的强度因素的梯度 成正比，并且都沿着负梯度的方向传递；
② 各式的系数都是物性常数，它们只是状态的函数，与 传递的物理量多少和梯度的大小无关。
（5）.涡流传递的类似性 涡流动量、热量与质量传递：
r d (ux )
dy
( q )e A
H
d (cpt)
dy
“-”表示热通量与温度梯度的方向相反，即热量是由 高温向低温方向传递.
导热系数k 是物质的物理性质。
固体和液体：k与压力关系不大
气体：
k与压力有关
三、费克定律（Fick’s law)
jA
DAB
dCA dy
描述 2 组元混合物体系中A存在浓度梯度时的分子扩散
jA— 组分A的质量通量，kg/ (m2 ·s), DAB— 组分A在B中的扩散系数 “-”表示质量通量的方向与浓度梯度的方向相反 DAB —与组分的种类、压力、温度、组成等因素有关。
范围：牛顿型流体：遵循牛顿粘性定律的流体，如：所
有的气体和大多数低分子量的液体。 非牛顿型流体（爬杆效应）：不满足牛顿粘性定
律的流体，如：血液和高分子流体（沥青）。
二、傅立叶定律（fourie’s law)
《化工传递过程》教学大纲
化工传递过程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：化学工程与工艺专业四年制本科学生课程代码：41E02127学时分配：28赋予学分：1.5先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化工热力学后续课程：化工过程开发，化工设计与计算二、课程性质与任务《化工传递过程》是针对化学工程与工艺专业的专业特色课程，是学生学习专业课和从事本专业的科研、生产工作必备的理论基础。
本课程是一门探讨自然现象和化工过程中动量、热量和质量传递速率的课程。
化学工程中各个单元操作均被看成传热、传质及流体流动的特殊情况或特定的组合，对单元操作的任何进一步的研究，最终都是归结为这几种传递过程的研究。
将化工单元操作（化工原理）的共性归纳为动量、热量和质量传递过程（"三传"）的原理系统地论述，将化学工程的研究方法由经验分析上升为理论分析方法。
各传递过程既有独立性又有类似性，虽然课程中概念、定义和公式较多，基本方程又相当复杂给学习带来一定的困难，但可运用"三传"的类似关系进行研究理解，可使学生掌握化学工程专业中有关动量、热量和质量传递的共性问题。
该课程的学习有助于学生深入了解各类传递过程的机理，为改进各种传递过程和设备的设计，操作和控制提供理论基础；为今后的科学研究提供各种的基础数学模型；为速度、温度、浓度分布及传递速率的确定提供必要的帮助。
为分析和解决过程工程和强化设备性能等问题提供坚实的理论基础。
三、教学目的与要求本课程的教学目的是了解和掌握化工过程中三传现象的机理及其数学描述。
确定边界条件从而分别求出过程的解析、数值解或转化为准数关联式，培养学生分析和解决化学工程中传递问题的能力，为在工程上进一步改善各种传递过程和设备的设计、操作及控制过程打下良好的理论基础。
通过学习加深对化学工程基本原理的理解，使学生能顺利学习后续的专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。
四、教学内容与安排第一章传递过程概论（2学时）1.1 流体流动导论1.2 动量、热量和质量传递的类似性1.3 传递过程的衡算方法第二章动量传递概论与动量传递微分方程（4学时）2.1 动量传递概论2.2 描述流动问题的观点与时间导数2.3 连续性方程2.4 运动方程第三章动量传递方程的若干解（3学时）3.1 曳力系数与范宁摩擦因数3.2 平壁间与平壁面上的稳态层流3.3 圆管与套管环隙间的稳态层流3.4 爬流3.5 势流3.6 平面流与流函数的概念第四章边界层流动（4学时）4.1 边界层的概念4.2 普朗特边界层方程4.3 边界层积分动量方程4.4 管道进口段内的流体流动4.5 边界层分离第五章湍流（3学时）5.1 湍流的特点、起因及表征5.2 湍流时的运动方程5.3 湍流的半经验理论5.4 无界固体壁面上的稳态湍流5.5 圆管中的湍流5.6 平板壁面上湍流边界层的近似解5.7 量纲分析在动量传递中的应用第六章热量传递概论与能量方程（3学时）6.1 热量传递的基本方式6.2 能量方程第七章热传导（2学时）7.1 稳态热传导7.2 不稳态热传导第八章对流传热（3学时）8.1 对流传热的机理与对流传热系数8.2 平板壁面对流传热8.3 管内对流传热8.4 自然对流传热第九章质量传递概论与传质微分方程（2学时）9.1 质量传递概论9.2 传质微分方程第十章分子传质(扩散) （2学时）10.1 一维稳态分子扩散的通用速率方程10.2 气体中的分子扩散10.3 液体中的分子扩散10.4 固体中的扩散10.5 伴有化学反应的分子扩散过程第十一章对流传质（2学时）11.1对流传质的机理与对流传质系数11.2 平板壁面对流传质11.3 管内对流传质11.4 对流传质模型第十二章多种传递同时进行的过程（2学时）12.1 热量和质量同时传递的过程12.2 平板壁面层流边界层中同时进行动量、热量和质量传递的过程五、教学设备和设施教室，黑板，投影仪，多媒体电脑。
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课程名称：化工传递过程
英文名称：Transport PhenomenainChemical Engineering
课程类型：√□讲授课程□实践（实验、实习）课程□研讨课程□专题讲座□其它
考核方式：笔试
教学方式：课堂讲授
适用专业：化工类各专业
适用层次：硕士√□博士□
开课学期：第一学期
总学时/讲授学时：32/32
§9.1平板上的湍流流动
§9.2涡流扩散系数与混合长
§9.3动量传递与质量传递的类似
§9.4溶质渗透理论
§9.5界面湍动
第十章热量、质量同时传递的过程
§10.1平板上的层流边界层
§10.2湍流状态下的热、质同时传递问题
教材：
王绍亭、陈涛.《化工传递过程基础》.化学工业出版社
主要参考书：
《化工传递过程》天津大学等合编，化学工业出版社
第七章对流传热
§7.1一般数学模型
§7.2边界层及其与对流传热的关系
§7．3平壁层流传热的分析解
§7.4层流传热的近似积分解
§7.5湍流传热的分析解
第八章双组分混合物中的扩散
§8.1基本概念
§8.2微分质量衡算
§8.3双组分混合物中的扩散
§8.4热扩散
§8.5传质系数与主体流动之间的关系
第九章湍流下的质量传递
R.B.Bird,et al.Transport Phenomena. 2nded. John Wiley & Sons. 2002
注：每门课程都须填写此表。本表不够可加页
教学大纲（章节目录）：
第一章流体流动导论
§1.1牛顿型流体的粘度
§1.2非牛顿型流体的类型
§1.3圆管中的层流流动
第二章动量、热量与质量传递导论
§2.1动量热量与质量的通量表达式
§2．2总衡算方程
§2.3微分衡算方程
第三章运动方程的若干解
§3.1平壁间的稳态平行层流
§3.2圆管与套管环隙中的稳态层流
§3.3爬流
§3.4流线与流函数
§3.5理想流体
第四章边界层流动
§4.1边界层的概念
§4.2边界层分离
§4.3边界层方程
第五章湍流的速度分布与阻力
§5.1湍动的基本概念
§5.2光滑管中的湍流
§5.3粗糙管中的湍流
§5.4湍流边界层中层流内层的计算
第六章热传导
§6.1导热问题的分析求解方法
§6.2导热问题的数值计算方法
学分：2
先修课程要求：化工原理、化工应用数学、化工热力学
课程组教师姓名
职 称
专 业
年 龄
学术专长
朱康玲
副教授
化学工程
49
化学工程及化学工艺
课程教学目标：
掌握动量、热量、质量三种传递过程的基本原理、数学模型和三种传递过程的类似性。能针对具体问题对模型方程进行简化，解出传递系数表达式。掌握解决实际传递问题，提高过程速率的方法。