燃烧学讲义2009-第二章.pdfVIP

第二章 混合与传质 2.1 传质学基础 2.2 湍流物理模型及计算 2.3 三传的比拟 2.4 自由射流中的混合与传质 2.5 旋转射流中的混合与传质 2.6 钝体射流中的混合与传质 2.7 平行与相交射流的混合与传质 西安交通大学能源与动力工程学院 1 混合与传质在燃烧学中的意义 组织好工程燃烧过程的思路：化学反应的温度、 物质浓度条件不同，则化学反应的速度、反应 路线和产物不同。因此，需要合理运用控制传 热和传质的方法，精确地设计并控制燃烧过程 中的温度分布和物质浓度分布，从而实现对燃 烧速度和产物的控制。——所以，工程燃烧学 需要重点关注混合与传质过程。 各种工程燃烧过程的混合与传质的特性各不相 同，需要用实验进行研究分析。但是，典型的 燃烧组织过程有着共性的规律。 西安交通大学能源与动力工程学院 2 2.1 传质学基础 物质由高浓度向低浓度方向的转移过程 称为传质，也称为质量传递。 传质的两种基本方式：分子扩散传质和 对流传质。 西安交通大学能源与动力工程学院 3 扩散的基本定律 传质的推动力是组分的浓度梯度。组分i 的浓度通常用质量浓度 3 ρ kg/m 或摩尔浓 i 3 度Ci kmol/m 来表示。 p i 对于混合气体， C i R T 可见在等温系统中，组分的摩尔浓度与 分压成正比。 西安交通大学能源与动力工程学院 4 费克（Fick）第一定律 质量基准 总质量浓度 ρ为常数 j −D ρ∇ω =−D ∇ρ A AB A AB A 摩尔基准 总摩尔浓度C为常数 J −D C∇x =−D ∇C A AB A AB A 对于一维扩散 d ρ dC j A =−D AB A J A =−DAB A dy dy 西安交通大学能源与动力工程学院 5 费克（Fick）第二定律 ∂ρA 2 质量基准 =−DAB ∇ ρA ∂t