热质交换第2章.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （3）有限大平板的凝固问题 温度为Ti的液体被限制在一定宽度的空间内（0≤x≤b），Ti＞Tm。当时间t0时，边界x=0施加并维持一恒定温度Tw，Tw＜Tm，x=b的边界维持绝热。凝固过程从x=0的面开始，固-液界面向的正方向移动。 * 92-* （4）圆柱体内的凝固问题 半径为R的无穷长圆管内充满凝固点温度为Tm的液体，当T0时，圆管被突然置于温度T＜Tm的环境中，因对流冷却而凝固，表面换热系数h为常数。求相变材料内逐时温度分布和圆管的逐时传热速率。 * 92-* （5）圆球内的凝固问题 半径为R的圆球内充满凝固点温度为Tm的液体，当t0时，圆球被突然置于温度Ta＜Tm的环境中，因对流冷却而凝固，表面换热系数为常数。求球内逐时温度分布和圆球的逐时传热速率。 这些问题一般可采用分析求解和数值方法。精确分析以纽曼方法为主，近似分析方法很多，主要有积分法、准稳态发、热阻法、摄动法和逐次逼近法等等。当分析解法遇到困难或者根本无法求解时，可考虑采用数值解法，如有限单元法和有限差分法等，适合于解决更实际的问题。 * 92-* The End * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 由于y=0处只有扩散传质，因此在离开前缘任意距离处的组分流密度可表示为： * 92-58 浓度边界层的流动状况对表面的浓度梯度 有很大影响,进而影响对流传质系数,从而影响穿过 边界层的组分传递速率. 4.边界层的比较及重要意义 三种边界层的比较 范围 特征 表现形式 边界层参数 速度边界层 δ（x） 存在速度梯度 和切应力 表面摩擦 摩檫系数Cf 温度边界层 δt（x） 存在温度梯度 和传热 对流传热 对流换热系数h 浓度边界层 δc（x） 存在浓度梯度 和传质 对流传质 对流传质系数hm 任意表面的速度边界层,热边界层和浓度边界层的发展 三种边界层的机理。表现形式：表面摩擦、对流换热及对流传质，及其3个重要系数。 * 92-60 边界层的重要意义: 由于边界层的引入，可以大大简化讨论问题的难度。我们可以将整个的求解区域划分为主流区和边界层区。在主流区内，为等温、等浓度的势流，各种参数视为常数；在边界层内部具有较大的速度梯度、温度梯度和浓度梯度，其速度场、温度场和浓度场需要专门来讨论求解。 * 92-59 三、 紊流传质的机理 C CAS CA∞ CAf Z 缓 冲 层 层 流 内 层 湍 流 主 流 区 * 92-61 四. 对流传质方程 任意表面的速度,传热和浓度边界层的开展 u T∞ CA,∞ dy dx q T∞ NA,s CA,∞ u∞ x y Ts ?t ?c ? 图中微元控制体中的传质情况应满足: 1. 方程的推导 假设: 流体不可压缩,流动是稳定的, 流体黏度和扩散系数均为定值, 忽略在流动方向上的分子扩散. 1. 方程的推导 则微元体内的传质应满足： mA.conv+ mA.diff+mA.g=mA.st 式中：mA.conv表示因对流引起组分A的质量传递； mA.diff表示因扩散引起组分A的质量传递； mA.g表示因化学反应引起组分A质量变化； mA.st表示微元体中组分A的质量总变化。  ①　mA.conv=mA.1-mA.2+mA.3-mA.4 ∴ ② ③ 表示单位体积内组分A的产生率kg/m3.s ④ 则： 这就是浓度边界层内对流传质方程式 2. 方程的简化 因为边界层厚度一般是很小的，所以可利用下面的不等式 速度边界层 温度边界层 浓度边界层 四个方程分别简化为: Y方向动量方程 连续性方程: x方向动量方程: 能量方程: 对流传质方程: 五、对流传质过程的相关准则数 （1）施密特准则数(Sc)对应于对流传热中的普朗特 准则数（Pr) ( 2 ) 宣乌特准则数（Sh）对应于对流传热中的努谢 尔特准则数( Nu ) * 92-71 ( 3 ) 传质的斯坦顿准则数(Stm)对应于 对流传热中的斯坦顿准则数St * 92-72 由于y=0处只有扩散传质，因此在离开前缘任意距离处的组分流密度可表