Momentum, Heat, and Mass Transfer

1、Lesson12第12課Momentum,Heat,andMassTransfer動量，熱量和質(zhì)量傳遞Inmostoftheunitoperationsencountered遇至Uinthechemicalandpetroleum石油industries定語,oneormoreoftheprocessesofmomentum,heat,andmasstransferisinvolved.1、石油化工行業(yè)中遇至的大多數(shù)單元操作都涉及至動量，熱量和質(zhì)量傳遞中的一個或是多個過程。Thus,intheflowofafluidunderadiabaticconditions絕熱條件through穿過ab

2、edofgranularparticles顆粒床層，apressuregradientissetupinthedirectionofflowandavelocitygradient速度梯度developsapproximatelyperpendicularly近似垂直tothedirectionofmotion運動ineachfluidstream1;momentumtransfertakesplacebetweenthefluidelements流體分子whicharemovingatdifferentvelocities速度.2、因此，當流體在絕熱條件下穿過固體床層的時候，在流體流動方向上

3、存在壓力梯度，而且在近似垂直于每股流體運動方向上形成速度梯度，動量傳遞就發(fā)生在以不同流速運動的流體分子之間。Ifthereisatemperaturedifferencebetweenthefluidandthepipewall管壁ortheparticles,heattransferwilltakeplaceaswell,andtheconvective對流的component部分oftheheattransferwillbedirectlyaffectedbytheflowpatternofthefluid2.3、如果流體與管壁或是顆粒之間存在溫度差，那么也會出現(xiàn)傳熱，而且對流傳熱部分會直

4、接受至流體流型的影響。Here,then,isanexampleofaprocessofsimultaneous同時的momentumandheattransferinwhichthesamefundamentalmechanism機理isaffectingbothprocesses.4、這個就是同時有動量和熱量傳遞的例子，其中影響這兩個過程的機理是相同的。Fractionaldistillationandgasabsorptionarefrequentlycarriedoutinapackedcolumninwhichthegasorvaporstreamrisescounter-curre

5、ntlytoaliquid3.5、在氣體或是蒸汽相對于液體逆流上升的填料塔中，分餾和氣體吸收會頻繁的進行。Thefunctionofthepackinginthiscaseistoprovidealargeinterracialareabetweenthephasesandtopromoteturbulence湍流withinthefluids4.6、這個例子中填料的功能是為兩相提供一個大的相界面積，同時也促進流體湍流程度。Inaveryturbulentfluidtheratesoftransferperunitarea單位面積ofbothmomentumandmassarehigh;and

6、asthepressurerisestheratesoftransferofbothmomentumandmassincreasetogether.7、在湍流程度很高的流體中，單位面積上動量和質(zhì)量的傳遞速率很高，并且隨著壓力的升高兩種傳遞的速率也會同時升高。Insomecases,momentum,heat,andmasstransferalloccursimultaneously同時地as,forexample,inawater-coolingtower涼水塔,wheretransferofsensibleheat顯熱andevaporation蒸發(fā)bothtakeplacefromthes

7、urfaceofthewaterdroplets水滴5.8、在某些情況下，動量，熱量和質(zhì)量傳遞會同時發(fā)生的。例如，在涼水塔中顯熱傳熱和蒸發(fā)傳質(zhì)將同時在水珠表面發(fā)生。Itwillnowbeshownnotonlythattheprocessofmomentum,heat,andmasstransferarephysicallyrelated,butalsothatquantitativerelationsbetweenthemcanbedeveloped.9、動量，熱量和質(zhì)量傳遞不僅有物理上的聯(lián)系，而且他們之間還存在著定量關系。Anotherformofinteraction互動betweent

8、hetransferprocesses傳遞過程isresponsibleforthephenomenonofthermaldfusion熱擴散inwhichacomponentamixturemovesundertheactionof在什么的作用下atemperaturegradient.10、傳遞過程的另外的互動形式和熱擴散現(xiàn)象有關，熱擴散就是混合物中的一個組分會在溫度梯度的作用下移動。Although盡管theseareimportantapplicationsofthermaldiffusion,themagnitudeoftheeffectisusuallysmallrelativet

9、othatarisingfromconcentrationgradients濃度梯度.11、盡管這些都是熱擴散的重要應用，但是它（熱擴散）影響的大小相對于由濃度梯度所產(chǎn)生的影響要小。Whenafluidisflowingunderstreamlineconditionsoverasurface,aforwardcomponent正向分量ofvelocityissuperimposedon重疊therandomdistributionofvelocities速度ofthemolecules分子,andmovementatrightanglesto垂直于thesurfaceoccurssolely

10、單獨地asaresultoftherandommotionofthemolecules6.12、當流體在流線條件下流過壁面時，速度的正向分量和分子流速的隨機分布是重疊的，并且垂直于壁面的動量傳遞只是由于分子的隨機運動造成的。Thus訐twoadjacentlayersoffluid流體的兩個相鄰的流層aremovingatdifferentvelocities,therewillbeatendencyforthefastermovinglayertoberetarded遲乍屯andtheslowermovinglayertobeacceleratedbyvirtueofthecontinuou

11、spassageofmoleculesineachdirection.13、因此，如果流體的兩個相鄰流層以不同流速流動，將會出現(xiàn)這樣一個趨勢：在任意方向，速度較快的流層會趨于緩慢，速度較慢的流層會依靠分子的連續(xù)通道的優(yōu)勢變快。Therewillthereforebeanettransfer凈傳遞ofmomentumfromthefasttotheslowmovingstream7.14、因此將會有一個凈的動量從高速層傳向低速層。Similarly,themolecularmotionwilltendtoreduceanytemperaturegradientoranyconcentration

12、gradientifthefluidconsistsofamixtureoftwoormorecomponents.15、同樣，如果流體是由兩個或更多的組分所形成的混合物構成的，那么分子運動將會趨于去降低溫度梯度或是濃度梯度。Attheboundarytheeffectsbfthemoleculartransferarebalancedbythedragforcesatthesurface8.16、在邊界層上，分子（動量）傳遞的影響被壁面曳力所平衡。Ifthemotionofthefluidisturbulent,thetransferoffluidbyeddymotion渦流issuperi

13、mposedonthemoleculartransferprocess.17、如果流體的運動是湍流，那么流體通過渦流的傳遞是和分子擴散過程相重疊的。Inthiscase,therateoftransfertothesurfacewillbeafunction函數(shù)ofthedegreeofturbulence湍流程度.18、在這種情況下，傳遞到表面的速率將會是湍流程度的函數(shù)。Whenthefluidishighlyturbulent,therateoftransferbymolecularmotionwillbenegligiblecomparedwiththatbyeddy渦流motion.1

14、9、當流體高度湍流時，通過分子運動的傳遞速率相比起通過渦流可以忽略不計。Forsmalldegreesofturbulencethetwomaybeofthesameorder相同的數(shù)量級9.20、當湍流程度比較低時，兩種傳遞屬于同一數(shù)量級。即都要考慮Inadditiontomomentum,bothheatandmasscanbetransferredeitherbymoleculardiffusionaloneorbymoleculardiffusioncombinedwitheddydiffusion.21、除了動量之外，熱量和質(zhì)量也可以通過分子擴散或是分子擴散結合渦流擴散來發(fā)生傳遞。Becausetheeffectsofeddydiffusionaregenerally一般地、普遍地fargreaterthanthoseofthemoleculardiffusion,isoccurring.22、由于渦流擴散的影響要普遍地高于分子擴散的影響。Thusthemainresistancetotheflowofheatormasstoasurfacelieswithinthelaminarsub-layer層流內(nèi)層.23、因此，熱量和質(zhì)量傳遞到壁面的阻力主要在層流底層。Thethicknessofthelaminarsub-layerisalmostinverselypr