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对流换热与对流传质经验公式之比较: 对流换热系数与对流传质系数的关系式 当Ｒｅ数一定时，Ｄ＝ａ，Ｎｕ＝Ｓｈ，则 水在空气中蒸发的热质传递过程 热质传递过程 --气体提供热量少于蒸发所需耗热 (开始阶段→tw=tf----平衡阶段 --气体提供热量大于蒸发所需耗热 　质量平衡和热量平衡 传质与干燥 * 返回讲课目录 第四章　　传质与干燥 4.１　传质原理 water adding dye partial mixing homogenization time 4.1.1　概述 定义：物质分子的定向迁移过程称为传质。 原因：浓度差 形式：分子扩散（传导） 　　　紊流扩散（对流） 浓度的表示方法：质量浓度 ，摩尔浓度 。 对于多组分体系而言， 质量浓度和摩尔浓度之间的关系： 对于气体组成的混合物而言： 质量分数： 摩尔分数： 对理想气体： 扩散通量 浓度梯度 ( mol/m3) (㎏/m3) 净质量通量 净摩尔通量 分子扩散质量通量 分子扩散摩尔通量 思考： 1.双组分均相体系（A、B）中各组分之摩尔分数、质量分数之关系？ 2.CA与ρA之关系？ 3.xA与CA之关系？?A与?A之关系？ 4.对理想气体，C与p之关系？?与p之关系？ 思考： 1.双组分均相体系（A、B）中各组分之摩尔分数、质量分数之关系？ 2.CA与ρA之关系？ 3.xA与CA之关系？?A与?A之关系？ 4.对理想气体，C与p之关系？?与p之关系？ Adolf Fick, a German physiologist and inventor,　was born on August 3rd, 1829, in Kassel, Germany. In 1855, he introduced “Fick’s Law of Diffusion”　which described the dispersal of gas as it passes through a fluid membrane. 4.1.2 分子扩散传质（传导传质） Fick的经典实验 Solid NaCl 饱和溶液 浓度为0 菲克第一定律 (Fick’s First Law) 1855年 扩散通量 浓度梯度 扩散系数 单位：扩散通量，J，kmol/(m2·s)；扩散系数，D，m2/s； 　 浓度梯度， ，kmol/(m4) “-”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向，即扩散由高浓度向低浓度区进行。 分子扩散系数DAB —表示物质扩散能力强弱的系数 —与扩散物质的性质有关 —与扩散物质的介质有关 —与温度、压强有关 气体：温度Ｔ，压力Ｐ，与浓度C无关 液体：温度T，粘度μ，浓度C 固体：温度T，固体微结构、与浓度关系不太大 A B A B A B A B 固体： Ａ　固体组分间相互扩散—斐克定律 Ｂ　外来气体、液体进入固态物质孔隙的扩散－纽特森扩散 不同物质状态下的扩散系数： DAB气 ~10-5m2/s DAB液 ~10-9m2/s DAB固 ~10-19m2/s 每cm3分子数： O2 2.5?1019 H2O 3.3 ?1022 Cu 7.3 ?1022 4.1.2传质微分方程 --传质过程的连续性方程 原理:质量守恒定律 过程: X、Y、Z方向流入量 - X、Y、Z方向流出量 ＝ 净质量增量 * * 流场中的微元六面体 复习：运动流体的连续性方程 ? To conserve matter: ? Ficks First Law: Governing Eqn.: 斐克第二定律：一维、Ｄ为常数，流体的整体平均速度为零，系统内无化学反应 即： 稳态扩散： 质量传递.动量传递和热量传递微分方程 动量 热量 质量 动量扩散系数 热扩散系数 分子扩散系数 4.1.3　对流传质流体的紊流扩散与分子扩散联合作用的结果 浓度边界层: 浓度达到中心浓度的99﹪ 1 对流换热的定义和性质 对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的 热量传递现象。 ● 对流换热与热对流不同，既有热对流，也有导热；不是基本传热方式 复习： 层流底层 缓冲层 紊流 过渡流 层流 边界层（Boundary layer）概念 复习： 层流边界层——速度梯度较均匀地分布于全层。 湍流边界层——在紧贴壁面处，仍有一层极薄层保持层流状态，称为层流 底层。 速度梯度主要集中在层流底层。 复习： 热边界