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1、化工传递基础1 传递过程概论1.1 流体流动十个知识点1.2 动量、热量和质量传递的类似性一分子传质基本定律(一) 牛顿粘性定律：流体层流流动时，两流体层间的剪应力与该处的速度梯度成正比。 （图 1-7）=(16)xduy式中，正负号的确定与坐标系的选定有关。(二)傅里叶定律：导热通量与温度梯度成正比。 =k(124)qdtAy式中，正负号的确定与坐标系的选定有关。（三）费克定律： (125)ABdjDy1.3 传递过程的衡算方法2 动量传递2. 1 动量传递概论2 2 描述流动问题的观点与时间导数一两种观点(一)欧拉观点-令流体委员的位置与体积固定(二)拉格朗日观点- 令流体微元的质量固定二
2、物理量的时间导数21txyzDtttuu2.3 连续性方程的推到一连续性方程的推到 ()()()0214yxzua二对连续性方程的分析 02yxzu3 动量传递方程的若干解3.1 曳力系数与范宁摩擦因数流体流动方式分两类：封闭通道内流动与绕流流动阻力和曳力是一个事物的两个方面。一 绕流流动与曳力系数 20(3)dDFCuA20()dsD20(34)SDxuC二 封闭管道内的流动与范宁摩擦因数 2(310)bsuf计算管内摩擦压降的达西公式 24(31)bfuLpd3.2 平壁间与平壁面上的稳态层流2max01(34)yumax2(8)3b20(3)f bpuPLy2(7)3bgu4 边界层流动
3、4.1 边界层的概念一 边界层的定义壁面附近速度梯度不等于零的区域二 边界层的形成过程1 平板壁上（图 4-1）4.2 边界层的形成过程1.对于平板的流动，雷诺数的定义为： 0Re41xu0e2c2.圆管内进口附近（图 4-2）Re43bdu三 边界层厚度的定义1.平壁面边界层厚度的定义：壁面附近 的区域0xduy2.圆管内：充分发展后， (45)ir4.2 普兰德边界层方程一普兰德边界层方程的推导二平板层流边界的精确解 12.38Re(43)DLC4.3 边界层积分动量方程一边界层积分动量方程的推到 0(u)(40)xysdd此式称为 边界层积分的动量方程（此式既适于层流又适于 湍流）二平板
4、层流边界层的近似解 124.6Re(5)x局部剪切应力 12003.3Re(453)24.6/sx xuux局部曳力系数 1220.64Re(54)sxDxCu0L 段上的平均曳力系数12.9e(56)DLC式中 0ReLdu计算曳力系数及曳力的一般步骤： Re(356)(2)LDdCFurr平 板 末 端 局 部 雷 诺 数4.4 管道进口段内的流体流动4.5 边界层分离5 湍流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 圆管中的湍流一圆管稳态湍流的通用速度方程式分布1 层流内层 =sduy壁 面 处 切 应 力 常
5、数计算步骤示意图 (534)(541)-25-435-3+uy 或 （ ） 或 （ ） （ ）（1 ）还可估算各层厚度： *(a)b（2 ）缓冲层厚度： *30(54)mbu（3 ）湍流核心厚度： (c)cir计算圆管内稳态湍流亦可用拉布休斯 1/7 定律层流内层厚度5.6 量纲分析在动量传递中的应用一奈维斯托克斯方程的量纲分析二伯金汉 定理三模型与相似（相似放大法）按相同准数对应的原则放大，相似放大法包括“几何相似 ”和“动力相似”几何相似：按相同准数对应原则放大动力相似：模型与原型的雷诺数必须相等7 热传导7.1 直角坐标系基本微分方程22171ttqxyzk&pkC二维稳态热传导工程上常
6、见的二维或三维稳态热传导问题，解决此类问题的有效方法是数值计算法将连续变化的微分方程近似用梯级变化的差分方程表达，从而求出温度分布。7.2 不稳态导热物体内任一点的温度随时间而变化的导热称为不稳态导热定解条件包括：(1)时间条件（初始条件）(2)边界条件1）第一类边界条件：乙知表面温度2）第二类边界条件: 已知表面热通量3) 第三类边界条件: 已知周围流体的温度和对流1.金属小物体毕渥数 1(v/A)i=730lhkBkh傅里叶数 2(731)(v/A)aFol00e()Bi0.)BiFbt2. 半无限大固体 (734)x或 0 (y)744stxerferf002(t)()sQAk图 7-8
7、，7-9 ，7-10 的应用8 对流传热8.1 对流传热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 自然对流传热对流传热速率定义式： (81)qhAt边界层热流方程： 00(t)(845)yddtux速度边界层厚度 与温度边界层厚度比较：1/3Pr(857a)prt cuR距离平板前缘 x 处的局部对流传热系数 ：xh1/3/21/2/300.Pr().RePr(859x xxukhk0.81/3.29Rer(74)xx欲精确求取平板边界层对流传热系数:()()0187)ccxLmxhdhdL层 流 湍 流斯坦顿数，记为 St (8132a)RePrbpNuhfStc
8、传热 j 因数 1/3(847)RePr2HNufj9 质量传递概论与传质微分方程9.1 质量传递概论费克第一定律的普遍表达形式：()9-3AABBdcNDxNz（ ）9.2 传质微分10 分子传质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 2106ABADpRTzN=ln（ ）12(c)3AB（ ） 2011=(18)lnABztpDPMg2101()(9)lABARtzp3/212=()(06)DABPTD10.3 液体中的分子扩散10.4 固体中的扩散 122(c)(035ABAzN=12(c)(6BaVAaVAzDG0372.4AAscp10.5 伴有化学反应的分子扩散过程11.对流传质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 对流传质模型对流传质系数定义： (c12)ASAbNk00.81/3.29Re5ABcxxDc000()()11-)k6kcccmmLmxxddL湍 流层 流传热传质常见无量纲数群对比：传热 传质12t温 度 差 12Ac浓 度 差ReLu雷 诺 数 ReLu雷 诺 数Pr=pck普 兰 德 数 ABScD施 米 特 数uhlN努 赛 尔 数 ABklho修 伍 德 数uRePrpNhStc斯 坦 顿 数 ReShkctuo斯 坦 顿 数2/3因 数 2/3因 数
