冶金傳輸原理復習總結課件

冶金傳輸原理冶金傳輸原理1、三種傳輸現(xiàn)象的基本定律2、三種傳輸現(xiàn)象普遍規(guī)律(類比關系）緒論（1)通量＝－擴散系數×濃度梯度（各自量的濃度梯度）；(3)“－”號意義相同,即通量與濃度梯度方向相反。傳輸——物理量從非平衡態(tài)向平衡態(tài)的轉移過程1、三種傳輸現(xiàn)象的基本定律2、三種傳輸現(xiàn)象普遍規(guī)律(類比關系第1章流體的主要物理性質1、流體的概念及連續(xù)介質模型流體、連續(xù)介質模型

等溫壓縮率體脹系數2、液體的壓縮性和膨脹性3、氣體的壓縮性和膨脹性PV=RT第1章流體的主要物理性質1、流體的概念及連續(xù)介質模型流體粘性——流體抵抗剪切變形的能力粘性阻力（內摩擦力）——由粘性產生的作用力5、牛頓粘性定律第1章流體的主要物理性質——動力粘度/Pa·s，——運動粘度/m2/s，又稱“動量擴散系數”。影響的因素：物質種類、溫度6、粘度4、粘性粘性——流體抵抗剪切變形的能力粘性阻力（內摩擦力）——由粘第2章流體靜力學1、作用在流體上的力質量力、表面力（法向力、切向力）2、流體靜壓強流體靜壓強——單位面積上的流體靜壓力流體壓強的特性3、流體平衡微分方程（2-14）歐拉靜平衡方程第2章流體靜力學1、作用在流體上的力質量力、表面力（法向力4、平衡微分方程的積分第2章流體靜力學5、靜止流體中的壓強分布規(guī)律當已知液面壓強p0和液面距基準面的距離z0,4、平衡微分方程的積分第2章流體靜力學5、靜止流體中的壓強6、靜力學方程的能量意義與幾何意義第2章流體靜力學根據可知：

（1）同一靜止液體中，各點的測壓管水頭是相等的，各點的靜壓水頭也是相等的。（幾何意義）

（2）總比勢能不變，但比壓能和比位能可以互相轉化。（能量意義）。6、靜力學方程的能量意義與幾何意義第2章流體靜力學根據可知7、靜止液體對平面壁的壓力第2章流體靜力學7.1求壓力的大小即壓力P為浸水面積與形心處的液體靜壓強的乘積7.2求壓力的作用點8、靜止液體對曲面壁的壓力7、靜止液體對平面壁的壓力第2章流體靜力學7.1求壓力的壓力的傾斜角為

第2章流體靜力學P的作用點（壓力中心）D的確定：見圖2.16

壓力的傾斜角為第2章流體靜力學P的作用點（壓力中心）D的第3章流體動力學3.1流體運動的基本概念

速度、加速度、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流、跡線、流線、流管、流束、流量3.2連續(xù)性方程對不可壓縮流體，空間連續(xù)性方程3.2.1直角坐標系的連續(xù)性方程第3章流體動力學3.1流體運動的基本概念速度、第3章流體動力學3.2.2沿總流的連續(xù)性方程對不可壓縮流體

物理意義：對可壓縮流體穩(wěn)定流，沿流程的質量流量保持不變。

物理意義：對不可壓縮流體沿流程體積流量不變，流速與管截面積成反比。第3章流體動力學3.2.2沿總流的連續(xù)性方程對不可壓縮流第3章流體動力學3.3理想流體動量傳輸方程——歐拉方程3.4實際流體動量傳輸方程——納維爾-斯托克斯方程納維爾—斯托克斯方程（N—S方程）第3章流體動力學3.3理想流體動量傳輸方程——歐拉方程第3章流體動力學3.5理想流體和實際流體的貝努利方程理想流體的貝努利方程實際流體的貝努利方程實際流體總流的貝努利方程第3章流體動力學3.5理想流體和實際流體的貝努利方程理第3章流體動力學貝努利方程的幾何意義、物理意義理想流體的幾何意義實際流體的幾何意義物理意義3.6貝努利方程的應用第3章流體動力學貝努利方程的幾何意義、物理意義理想流體的幾第4章流動狀態(tài)及能量損失4.1流動形態(tài)及阻力分類1、流動形態(tài)：層流流動、湍流流動、2、流動狀態(tài)判別準則——雷諾數臨界雷諾數：圓管、非圓形管、平板3、能量損失的兩種形式

沿程阻力和沿程損失、局部阻力和局部損失、總能量損失

流體繞過固體流動時的雷諾數第4章流動狀態(tài)及能量損失4.1流動形態(tài)及阻力分類1、流4.2流體在園管中的層流運動第4章流動狀態(tài)及能量損失速度分布公式最大流速平均流速管中層流流量沿程損失4.2流體在園管中的層流運動第4章流動狀態(tài)及能量損失速第4章流動狀態(tài)及能量損失邊界層概念

邊界層——當流體流過固體表面時，由流體的粘性作用，在表面上呈現(xiàn)出具有速度差異（滑差速度）的流體薄層。層流起始段——層流穩(wěn)定之前的一段。4.3園管中的湍流運動1、湍流的脈動現(xiàn)象2、速度的時均化原則及時均速度第4章流動狀態(tài)及能量損失邊界層概念邊界層——當流體3.湍流邊界層湍流邊界層4.水力光滑管和水力粗糙管

水力光滑管：δ>Δ，Δ對流動影響小，類似完全光滑管。水力粗糙管：δ<Δ，Δ對流動影響大，消耗能量。第4章流動狀態(tài)及能量損失3.湍流邊界層湍流邊界層4.水力光滑管和水力粗糙管水力第4章流動狀態(tài)及能量損失5.湍流沿程損失的基本關系式

圖4.8尼古拉茨實驗圖Ⅰ區(qū)：層流區(qū):Ⅱ區(qū)：過渡區(qū):Ⅳ區(qū)：水力光滑管→粗糙管的過渡區(qū)：Ⅲ區(qū)：水力光滑管區(qū)：Ⅴ區(qū)：水力粗糙管區(qū)：圖4-9莫迪圖第4章流動狀態(tài)及能量損失5.湍流沿程損失的基本關系式圖第5章熱量傳遞的基本概念在熱量傳遞過程中，溫度及其分布是第一要素，溫差是推動力。

穩(wěn)態(tài)傳熱--物體中各點溫度不隨時間改變的熱傳遞過程。非穩(wěn)態(tài)傳熱--物體中各點溫度隨時間改變的熱傳遞過程。5.1基本概念1、溫度場——某一時刻空間所有各點的溫度分布2、等溫面與等溫線3、溫度梯度第5章熱量傳遞的基本概念在熱量傳遞過程中，溫度及其分布是第第5章熱量傳遞的基本概念4

熱流量與熱流密度熱流量Φ——單位時間內，經由某一給定面積傳遞的熱量，W.熱流密度q——單位時間內通過單位面積的熱量，W/m2.5.2熱量傳遞方式

5.2.1導熱

導熱——物體各部分無相對位移或不同物體直接接觸時依靠物質分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而進行的熱量傳遞現(xiàn)象。2、傅立葉導熱定律1、定義第5章熱量傳遞的基本概念4熱流量與熱流密度熱流量Φ——第5章熱量傳遞的基本概念3、熱導率熱量傳輸系數熱導率5．2．2對流

對流換熱（對流+導熱）—流體和與之接觸的表面作相對運動時，在溫差作用下進行的熱量傳輸過程。1、定義2、計算公式牛頓冷卻公式

第5章熱量傳遞的基本概念3、熱導率熱量傳輸系數熱導率5．2第5章熱量傳遞的基本概念5.2.3熱輻射1、含義及特點

熱輻射——物體自身溫度（或熱運動）的原因而激發(fā)產生的電磁波傳播效應。投射到物體上，為物體吸收轉變?yōu)閮饶?，使其溫度升高?/p>

輻射換熱特點第5章熱量傳遞的基本概念5.2.3熱輻射1、含義第5章熱量傳遞的基本概念

2、斯蒂芬—波爾茨曼定律

（1）黑體在某一溫度下的輻射能斯蒂芬—波爾茨曼定律（四次方定律）

（2）實際物體的輻射能式中，ε

——實際物體的黑度（或發(fā)射率）。介于0～1之間。

第5章熱量傳遞的基本概念2、斯蒂芬—波爾茨曼定律第6章導熱6.1.1導熱微分方程

當物性參數為常數且無內熱源時無內熱源穩(wěn)態(tài)第6章導熱6.1.1導熱微分方程當物性參數為常數且無第6章導熱

對于軸對稱問題（圓柱、圓筒或圓球），采用圓柱坐標系（r,ф,z）或球坐標系（r,ф,θ）下的導熱微分方程式（6.4）～（6.7）。

實用問題的簡化

無內熱源的一維穩(wěn)態(tài)導熱：

無內熱源的穩(wěn)態(tài)二維導熱（直角坐標系）：第6章導熱對于軸對稱問題（圓柱、圓筒或圓球），第6章導熱6.1.2初始條件及邊界條件1、初始條件最簡單的初始條件是2．邊界條件1）第一類邊界條件已知任何時刻邊界面上的溫度分布，即

邊界溫度均勻時，上式可簡化為第6章導熱6.1.2初始條件及邊界條件1、初始條件最簡單第6章導熱（2）第二類邊界條件給定物體邊界上任何時刻的熱流密度分布

如果邊界溫度均勻時，有第6章導熱（2）第二類邊界條件給定物體邊界上任何時刻的熱流第6章導熱（3）第三類邊界條件

已知與邊界面直接接觸的流體溫度Tf和邊界面與流體之間的對流換熱系數h6.2一維穩(wěn)態(tài)導熱6.2一維穩(wěn)態(tài)導熱6.2.1平壁的導熱1．

單層平壁第6章導熱（3）第三類邊界條件已知與邊界面直接接觸第6章導熱2.熱阻3、多層平壁的導熱第6章導熱2.熱阻3、多層平壁的導熱第6章導熱6.2.2圓筒壁的導熱1．單層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導熱熱阻第6章導熱6.2.2圓筒壁的導熱1．單層圓筒壁的第6章導熱2、多層圓筒的穩(wěn)態(tài)導熱6.2.3球壁的導熱6.3非穩(wěn)態(tài)導熱非穩(wěn)態(tài)導熱特征：第6章導熱2、多層圓筒的穩(wěn)態(tài)導熱6.2.3球壁的導熱6.6.4.1第三類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱—周圍介質溫度為常數第6章導熱一、無限大平壁的分析解和諾謨圖完整數學描述如下：6.4.1第三類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱—周圍介質溫度為第6章導熱

解方程及邊界條件得分析解線算圖（諾謨圖）無限大平壁中心溫度的諾謨圖:任意位置任意時刻溫度T的求解第6章導熱解方程及邊界條件得分析解線第6章導熱物體的累計熱量方程組的解歸納為準則關系式的意義：(1)更好地揭示了物理現(xiàn)象的本質；(2)大幅度減少了變量數..第6章導熱物體的累計熱量方程組的解歸納為準則關系式的意義：第6章導熱6.4.2第一類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱——表面溫度為常數

半無限大物體邊界條件（第一類）理論解第6章導熱6.4.2第一類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱——第6章導熱表面的瞬時熱流密度qW

蓄熱系數b——綜合衡量材料蓄熱和導熱能力的物理量第6章導熱表面的瞬時熱流密度qW蓄熱系數b——綜合第7章對流換熱7.1對流換熱概述7.1.1對流換熱和牛頓冷卻公式牛頓冷卻公式和換熱系數對流換熱的主要任務：

第7章對流換熱7.1對流換熱概述7.1.1對流換熱和牛第7章對流換熱7.1.2影響對流換熱的主要因素1.流動動力（起因）

2.流動狀態(tài)

3.

換熱表面幾何尺寸、形狀、位置

4.流體的物理性質物性相互間的聯(lián)系和制約：主要反映在準則數值的大小上。

二、對流換熱微分方程

一、影響因素第7章對流換熱7.1.2影響對流換熱的主要因素1.流第7章對流換熱能量微分方程7.2對流換熱微分方程組對流換熱微分方程：（7.3）式連續(xù)性微分方程：（3.27）或（7.4）式

動量微分方程：(3.47)式能量微分方程：（7.5）式

對流換熱微分方程組7.3熱邊界層概念

熱邊界層——壁面附近形成的溫度急劇變化的流體簿層第7章對流換熱能量微分方程7.2對流換熱微分方程組對流換第7章對流換熱

層流邊界層中,沿y方向的熱量傳遞依靠導熱。

湍流邊界層中，沿y方向的熱量傳遞依靠流體微團的脈動引起的混合作用。普朗特數第7章對流換熱層流邊界層中,沿y方向的熱量傳遞依靠第7章對流換熱7.4相似理論基礎

相似準數(similarityeriterion)：由確定物理現(xiàn)象的物理量組成的反映現(xiàn)象物理相似的數量特征的無量綱數群。

在相似現(xiàn)象中，相應的相似準數數值相同，而且描述相似現(xiàn)象的準數關系式也相同。因此如果把模擬結果整理成準數關系式，那么得到的準數關系式就可推廣到其他與之相似的現(xiàn)象上去。

由相似準數可以得出模型定律，作為設計物理模擬模型的依據。在確定相似準數的方法中，常用的主要有方程分析法、量綱分析法和定律分析法3種。方程分析法的根據是相似現(xiàn)象的物理方程相同，由分析描述現(xiàn)象的方程得出相似準數。第7章對流換熱7.4相似理論基礎相似準數(sim第7章對流換熱

（3）按照規(guī)定選取特征尺寸（準則數Nu、Re和Gr中的幾何尺寸稱為特征尺寸）。

（4）按規(guī)定選用特征流速(強迫對流換熱準則數關系式中計算雷諾數Re所選用的流速稱為特征流速)

特征溫度、特征尺寸和特征流速常稱為對流換熱的三大特征量。

（5）正確選用各種修正系數。

（2）按規(guī)定選取特征溫度Tc(查取流體物性參數的溫度稱為特征溫度)。

（1）根據對流換熱的類型和有關參數的范圍選擇所需要的準則數方程，不能弄錯。

對流換熱準則數方程的正確使用第7章對流換熱（3）按照規(guī)定選取特征尺寸（準則數N第7章對流換熱7.6自然對流的換熱計算自然對流時的溫度分布和速度分布二、計算對流換熱系數的準則方程簡化計算公式：一個大氣壓、TCP=50℃左右，空氣與表面換熱時，有一、邊界層的形成與發(fā)展第7章對流換熱7.6自然對流的換熱計算自然對流時的溫度分第7章對流換熱7.7強制對流的換熱計算7.7.1

外掠平板

7.2.2

橫掠圓柱

沖擊角影響及其修正第7章對流換熱7.7強制對流的換熱計算7.7.1外掠第7章對流換熱7.7.3繞流球體

7.7.4

管內流動

湍流換熱實驗準則式：定性溫度考慮不均勻物性的影響時，可選用以下實驗準則式第7章對流換熱7.7.3繞流球體7.7.4管內流動第7章對流換熱幾點討論：（1）非圓形管定型尺寸采用當量直徑

（2）入口段修正（3）彎管修正系數（4）管內層流換熱2）換熱計算公式1）附加自然對流的影響第7章對流換熱幾點討論：（1）非圓形管定型尺寸采用當量直徑第8章輻射換熱8.1熱輻射基礎8.1.1熱輻射的本質及特點

熱輻射—物體自身溫度或熱運動的原因而激發(fā)產生的電磁波傳播效應。投射到物體上，為物體吸收轉變?yōu)閮饶?，使其溫度升?特點：1、2、38.1.2熱輻射的基本概念及基本定律本質1、絕對黑體的概念第8章輻射換熱8.1熱輻射基礎8.1.1熱輻射的本質及第8章輻射換熱第8章輻射換熱第8章輻射換熱黑體模型:黑體模型物體向外輻射的能量是按波長和空間分布的。輻射力—EW/m2單色輻射力—第8章輻射換熱黑體模型:黑體模型物體向外輻射的能量是按波長第8章輻射換熱2、普朗克定律

Ebλ=f(λ,T)的具體表達形式維恩定律3、斯蒂芬-波爾茨曼定律第8章輻射換熱2、普朗克定律Ebλ=f(λ,T)的具體表第8章輻射換熱灰體定義4、灰體及其輻射力

根據灰體的定義，有第8章輻射換熱灰體定義4、灰體及其輻射力根據灰體的定義，第8章輻射換熱5、基爾霍夫定律及實際物體的吸收比

基爾霍夫定律——熱平衡條件下任意物體對黑體輻射能的吸收比等于同溫度下該物體的黑度。對于灰體，有8.2熱輻射的工程應用8.2.1輻射率的工程處理方法式中，為實際物體的發(fā)射率（黑度），可通過實驗確定。第8章輻射換熱5、基爾霍夫定律及實際物體的吸收比基第8章輻射換熱

常用材料的表面發(fā)射率ε可查相關圖表。影響ε的因素：物體的種類、表面溫度和表面狀況。8.2.2兩物體之間的輻射換熱1、角系數

物體尺寸、形狀及相互位置等表面幾何因素對輻射換熱的影響可用角系數來表示。

角系數定義——有兩個任意放置的物體表面，表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的能量所占的百分數稱為表面1對表面2的角系數，記為φ1,2.同理第8章輻射換熱常用材料的表面發(fā)射率ε可查相關圖表。第8章輻射換熱（2）兩個很大的同軸圓柱表面（長軸在井式爐內加熱）（3）一個平面和一個曲面（平板在馬弗爐內加熱）由兩個表面組成的封閉系統(tǒng)↑

常見封閉體系的角系數（1）兩個相距很近的平行大平面第8章輻射換熱（2）兩個很大的同軸圓柱表面（長軸在井式爐內第8章輻射換熱2、封閉體系內兩個大平板的輻射換熱(1)黑表面(2)灰表面式中第8章輻射換熱2、封閉體系內兩個大平板的輻射換熱(1)黑第8章輻射換熱（3）封閉體系內任意輻射交換的計算公式補充：包壁（1）與內包非凹小物體（2）第8章輻射換熱（3）封閉體系內任意輻射交換的計算公式補充第8章輻射換熱8.2.5氣體與固體的輻射換熱1、氣體輻射與吸收特點2、氣體的輻射力和黑度輻射力氣體的單色吸收率可表示為第8章輻射換熱8.2.5氣體與固體的輻射換熱1、氣體輻第8章輻射換熱3、火焰輻射（1）暗焰（2）輝焰4、氣體與固體壁面之間的輻射換熱8.3綜合傳熱

綜合傳熱——兩種或三種基本熱量傳遞方式同時起作用。第8章輻射換熱3、火焰輻射（1）暗焰（2）輝焰4、氣體與固第8章輻射換熱8.3.1對流和輻射同時存在的傳熱8.3.2爐墻的綜合傳熱第8章輻射換熱8.3.1對流和輻射同時存在的傳熱8.3.第8章輻射換熱第8章輻射換熱第9章質量傳輸基本概念

質量傳輸——物質從空間或物體的某一部分轉移到另一部分的現(xiàn)象9.1.1擴散傳質9.1.2對流傳質

流動體系中，由流體質點的宏觀運動而引起的物質傳遞過程。其機制與對流換熱類似。9.1.3相間傳質

傳質過程涉及到兩相或多相的相際之間的傳質。與綜合傳熱類似。

由于濃度差存在，依靠分子運動引起的質量傳輸。其機理類似于熱傳導過程多相反應：氣—固、氣—液、固—液等第9章質量傳輸基本概念質量傳輸——物質從空間或物第9章質量傳輸基本概念9.2.1濃度1、質量濃度2、質量分數3、量濃度第9章質量傳輸基本概念9.2.1濃度1、質量濃度2、第9章質量傳輸基本概念4、摩爾分數5、氣體第9章質量傳輸基本概念4、摩爾分數5、氣體第9章質量傳輸基本概念質量分數與摩爾分數的關系：同理第9章質量傳輸基本概念質量分數與摩爾分數的關系：同理第9章質量傳輸基本概念9.2.2速度1、以靜止坐標為參考基準第9章質量傳輸基本概念9.2.2速度1、以靜止坐標為參第9章質量傳輸基本概念2、以平均速度為參考基準9.2.3傳質通量通量密度=速度×濃度1、相對于靜止坐標系的質量通量和摩爾通量第9章質量傳輸基本概念2、以平均速度為參考基準9第9章質量傳輸基本概念2、相對于質量平均速度的質量通量和相對于摩爾平均速度的摩爾通量為:

雙組分混合物中，濃度、速度以及質量通量的表達及其相互關系式→表9.1第9章質量傳輸基本概念2、相對于質量平均速度的質第10章質量傳輸微分方程1、以質量濃度表示的組分A的質量傳輸微分方程2、以物質的摩爾濃度表示的組分A的質量傳輸微分方程3、以質量通量密度表示的組分A的質量傳輸微分方程4、用摩爾通量密度表示的組分A的質量傳輸微分方程第10章質量傳輸微分方程1、以質量濃度表示的組分A的質量第10章質量傳輸微分方程質量傳輸微分方程的幾種簡化形式1、均質不可壓縮流體（ρ=常數）2、均質不可壓縮流體沒有化學反應的穩(wěn)定態(tài)傳質（v=常數，rA=rB=0）第10章質量傳輸微分方程質量傳輸微分方程的幾種簡化形式1第10章質量傳輸微分方程3、總體流動可忽略不計及不可壓縮流體沒有化學反應的非穩(wěn)態(tài)傳質（v=0,rA=rB=0）費克第二定律；（2）費克第二定律與導熱的傅里葉定律在形式上完全一致，其在各坐標系中的表達式見表10.1.（1）費克第二定律適用于固體、靜止液體或氣體組成的等摩爾逆

向擴散體系；第10章質量傳輸微分方程3、總體流動可忽略不計及第10章質量傳輸微分方程10.4定解條件10.4.1初始條件簡單情況t=0,cA0=常數10.4.2邊界條件1、規(guī)定了邊界上的濃度值2、規(guī)定邊界上的通量3、規(guī)定邊界上的對流傳質系數kc及組分A的濃度對流傳質時，邊界上的摩爾通量為:已給定第10章質量傳輸微分方程10.4定解條件10.4.1第10章質量傳輸微分方程4、規(guī)定化學反應的速率第10章質量傳輸微分方程4、規(guī)定化學反應的速率第11章擴散傳質11.1一維穩(wěn)態(tài)分子擴散

研究目的:找出內部濃度分布規(guī)律，以及通過分子擴散方式所傳遞的質量通量。

研究內容:在不流動或停滯介質以及固體中以分子擴散方式進行的質量傳遞過程。11.1.1等摩爾逆向擴散第11章擴散傳質11.1一維穩(wěn)態(tài)分子擴散研究目的第11章擴散傳質邊界條件其解為微分方程

等摩爾逆向擴散濃度分布傳質通量或

等摩爾逆向擴散質量傳遞與一維穩(wěn)態(tài)導熱相類似(見表11.1）。第11章擴散傳質邊界條件其解為微分方程等摩爾逆向擴散濃第11章擴散傳質11.1.2通過靜止氣膜的單相擴散液體表面的蒸發(fā)第11章擴散傳質11.1.2通過靜止氣膜的單相擴散液第11章擴散傳質

濃度分布方程為或單向擴散濃度分布組分物質的摩爾濃度是按指數規(guī)律變化第11章擴散傳質濃度分布方程為或單向擴散濃度分布第11章擴散傳質質量通量NAZ：或第11章擴散傳質質量通量NAZ：或第11章擴散傳質11.1.3氣體通過金屬膜的擴散氣體氫通過一金屬膜的擴散擴散通量或式中，第11章擴散傳質11.1.3氣體通過金屬膜的擴散氣體第11章擴散傳質11.2非穩(wěn)定態(tài)分子擴散11.2.1忽略表面阻力的半無限大介質中的非穩(wěn)定態(tài)分子擴散初始條件t=0，對所有z值：cA＝cA0邊界條件t＞0，x=0：cA＝cAwx=∞：cA＝cA0

微分方程鋼的表面滲碳濃度分布第11章擴散傳質11.2非穩(wěn)定態(tài)分子擴散11.2.第11章擴散傳質11.3影響擴散的因素11.3.1氣相擴散系數11.3.2液相擴散系數11.3.3固體擴散系數1、溫度的影響2、固溶體類型3、晶體結構4、濃度5、合金元素6、晶界擴散、表面擴散和位錯擴散第11章擴散傳質11.3影響擴散的因素11.3.1第12章對流傳質12.1對流傳質的基本概念

對流傳質——運動流體與固體壁面之間，或不互溶的兩種運動流體之間發(fā)生的質量傳遞過程。12.1.1對流傳質系數對流傳質通量密度kc——以ΔcA為基準的對流傳質系數（m／s）對流傳質微分方程12.1.2表示傳質特性的相似準數

施密特數路易斯數第12章對流傳質12.1對流傳質的基本概念第12章對流傳質12.2傳質系數模型12.2.1薄膜理論

薄膜理論—對流傳質的阻力主要存在于界面上所形成的流體薄膜內δ—等效邊界層12.2.2滲透理論

滲透理論—兩相間的傳質是靠流體的體積元短暫地、重復地與界面有接觸而實現(xiàn)的。te——體積元與界面接觸的平均壽命（時間）12.2.3表面更新理論

表面更新理論認為：每個體積元與表面接觸的時間在零到無窮大之間變動。第12章對流傳質12.2傳質系數模型12.2.1第12章對流傳質S—表面更新率，試驗測定的常數。實際傳質時，12.3

圓管內的層流對流傳質

在r=ri處，cA＝常量，有：Sh=3.66(12.19)

在r=ri處，NA＝常量，有：

第12章對流傳質S—表面更新率，試驗測定的常數。實際傳第12章對流傳質12.4動量、熱量和質量傳輸的類比12.4.1湍流傳輸的類似性見表12.112.4.2三種傳輸的類比1、雷諾類比

雷諾類比假設湍流邊界層是由單一高度湍動的區(qū)域構成。Sc=1時，式中，稱為斯坦頓數

在熱量傳輸中，當Pr=1時，類似可以推導出

式中，St——斯坦頓數第12章對流傳質12.4動量、熱量和質量傳輸的類比第12章對流傳質2、普朗特類比假設湍流流動是由層流底層與湍流核心區(qū)組成

3、卡門類比湍流流動是由層流底層、過渡層和湍流核心區(qū)組成

第12章對流傳質2、普朗特類比假設湍流流動是由層流底層第12章對流傳質4、奇爾頓－科爾伯思類比或

式中，jD

——傳質的j因子.適用條件：氣體或液體0.6＜Sc＜2500第12章對流傳質4、奇爾頓－科爾伯思類比或式中，jD第12章對流傳質完整的奇爾頓一科爾伯思類比關系式為：式中，jH

——傳熱j因子適用條件：平板流動或其它沒有形狀阻力存在的幾何形體對有形狀阻力的體系：

或適用條件：0.6＜Sc＜2500；0.6＜Pr＜100。第12章對流傳質完整的奇爾頓一科爾伯思類比關系式為：式第12章對流傳質12.5

對流傳質系數的實驗關聯(lián)式12.5.1平板和球的傳質以上各式的應用條件是0.6<Sc<2500.或第12章對流傳質12.5對流傳質系數的實驗關聯(lián)式1第13章相間傳質

相間傳質——物質由某一相穿過界面向另一相內傳遞，傳質發(fā)生在互相接觸的兩相之間。氣—液、液—液、氣—固常見相間傳質實例：13.1相間阻力傳質理論（雙膜理論）（1）兩相接觸時（以氣-液相為例），在兩相間的界面二側，各自形成有效濃度邊界層(薄膜），如下圖示。圖13.1互相接觸的兩相之間的濃度分布第13章相間傳質相間傳質——物質由某一第13章相間傳質（2）相間傳質包括三個步驟：首先是某組分從一個相的內部向界面上傳輸，然后是穿過界面向第二相傳輸，最后向第二相內部傳輸。（3)在界面處的二相，處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，傳質過程的阻力只存在于薄膜內。

傳質過程的控制環(huán)節(jié)（速度最慢，即阻力最大的環(huán)節(jié)）(1)物質遷移的快慢所控制(2)界面化學反應速度所控制第13章相間傳質（2）相間傳質包括三個步驟：首先是某組第13章相間傳質由（13.10）和（13.11）兩式可以看出，影響總傳質系數的因素有：或影響相間傳質的因素

基于分壓驅動力的總傳質系數?！诨w濃度驅動力的總傳質系數?！合鄬α鱾髻|系數。式中——氣相對流傳質系數；第13章相間傳質由（13.10）和（13.11）兩式可第13章相間傳質13.2氣相——液相反應中的擴散金屬液中的吸氣與排氣過程：（1）氣相中的傳質；（2）液相中的傳質；（3）界面化學反應；（4）新相（氣泡）生成。1、液膜控制總速率圖13.3液膜控制總速率第13章相間傳質13.2氣相——液相反應中的擴散金屬第13章相間傳質2、氣膜控制總速率圖13.3氣膜控制總速率3、界面化學反應控制總速率圖13.3界面化學反應控制總速率第13章相間傳質2、氣膜控制總速率圖13.3氣第13章相間傳質4、擴散控制總速率圖13.3擴散控制總速率5、混合控制速率

圖13.3混合控制速率第13章相間傳質4、擴散控制總速率圖13.3擴散控第13章相間傳質

一般鐵水或鋼水吸氣，用薄膜理論，即

對有攪拌作用（中頻爐熔煉），用滲透理論,即第13章相間傳質一般鐵水或鋼水吸氣，用薄膜第13章相間傳質

未反應核模型——假定化學反應發(fā)生在未反應核和反應產物層的分界面（沒有厚度）上，同時要考慮氣相邊界層的傳質過程。13.3氣相——固相反應中的擴散固體碳與氧分子間燃燒反應過程包括：

氣相內部的對流流動傳質界面上進行的化學反應固體碳燃燒后形成的灰分層內的擴散第13章相間傳質未反應核模型——假定化學反應發(fā)第13章相間傳質氣相內部的對流流動傳質圖13.4固體碳與氧燃燒反應時表面擴散過程氧濃度O2δ擴散層厚度第13章相間傳質氣相內部的對流流動傳質圖13.4固第13章相間傳質2、固相內的物質傳遞（1）考慮灰分（反應產物）時或δ灰c∞2cs2圖13.4固體碳與氧燃燒反應時表面擴散過程cs2c∞2（2）若忽略第13章相間傳質2、固相內的物質傳遞（1）考慮第13章相間傳質當燃燒過程處于穩(wěn)定態(tài)時，故得出固體碳氧化燃燒速率為

當溫度較高時，則擴散型過程當溫度較低時，則動力型過程（反應控制過程）第13章相間傳質當燃燒過程處于穩(wěn)定態(tài)時，故得出固體碳氧第13章相間傳質13.4相變擴散相變擴散——通過擴散而形成新相13.4.1相變擴散的基本概念相變擴散速度取決于化學反應和原子擴散兩個因素原子擴散過程為控制性環(huán)節(jié)時，有13.4.2相變擴散速率即擴散層厚度X與擴散t為拋物線關系。表面反應為控制性環(huán)節(jié)時，有即X與t為直線關系第13章相間傳質13.4相變擴散相變擴散——通過擴第13章相間傳質實際情況（見圖13.7）第13章相間傳質實際情況（見圖13.7）

冶金傳輸原理冶金傳輸原理1、三種傳輸現(xiàn)象的基本定律2、三種傳輸現(xiàn)象普遍規(guī)律(類比關系）緒論（1)通量＝－擴散系數×濃度梯度（各自量的濃度梯度）；(3)“－”號意義相同,即通量與濃度梯度方向相反。傳輸——物理量從非平衡態(tài)向平衡態(tài)的轉移過程1、三種傳輸現(xiàn)象的基本定律2、三種傳輸現(xiàn)象普遍規(guī)律(類比關系第1章流體的主要物理性質1、流體的概念及連續(xù)介質模型流體、連續(xù)介質模型

等溫壓縮率體脹系數2、液體的壓縮性和膨脹性3、氣體的壓縮性和膨脹性PV=RT第1章流體的主要物理性質1、流體的概念及連續(xù)介質模型流體粘性——流體抵抗剪切變形的能力粘性阻力（內摩擦力）——由粘性產生的作用力5、牛頓粘性定律第1章流體的主要物理性質——動力粘度/Pa·s，——運動粘度/m2/s，又稱“動量擴散系數”。影響的因素：物質種類、溫度6、粘度4、粘性粘性——流體抵抗剪切變形的能力粘性阻力（內摩擦力）——由粘第2章流體靜力學1、作用在流體上的力質量力、表面力（法向力、切向力）2、流體靜壓強流體靜壓強——單位面積上的流體靜壓力流體壓強的特性3、流體平衡微分方程（2-14）歐拉靜平衡方程第2章流體靜力學1、作用在流體上的力質量力、表面力（法向力4、平衡微分方程的積分第2章流體靜力學5、靜止流體中的壓強分布規(guī)律當已知液面壓強p0和液面距基準面的距離z0,4、平衡微分方程的積分第2章流體靜力學5、靜止流體中的壓強6、靜力學方程的能量意義與幾何意義第2章流體靜力學根據可知：

（1）同一靜止液體中，各點的測壓管水頭是相等的，各點的靜壓水頭也是相等的。（幾何意義）

（2）總比勢能不變，但比壓能和比位能可以互相轉化。（能量意義）。6、靜力學方程的能量意義與幾何意義第2章流體靜力學根據可知7、靜止液體對平面壁的壓力第2章流體靜力學7.1求壓力的大小即壓力P為浸水面積與形心處的液體靜壓強的乘積7.2求壓力的作用點8、靜止液體對曲面壁的壓力7、靜止液體對平面壁的壓力第2章流體靜力學7.1求壓力的壓力的傾斜角為

第2章流體靜力學P的作用點（壓力中心）D的確定：見圖2.16

壓力的傾斜角為第2章流體靜力學P的作用點（壓力中心）D的第3章流體動力學3.1流體運動的基本概念

速度、加速度、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流、跡線、流線、流管、流束、流量3.2連續(xù)性方程對不可壓縮流體，空間連續(xù)性方程3.2.1直角坐標系的連續(xù)性方程第3章流體動力學3.1流體運動的基本概念速度、第3章流體動力學3.2.2沿總流的連續(xù)性方程對不可壓縮流體

物理意義：對可壓縮流體穩(wěn)定流，沿流程的質量流量保持不變。

物理意義：對不可壓縮流體沿流程體積流量不變，流速與管截面積成反比。第3章流體動力學3.2.2沿總流的連續(xù)性方程對不可壓縮流第3章流體動力學3.3理想流體動量傳輸方程——歐拉方程3.4實際流體動量傳輸方程——納維爾-斯托克斯方程納維爾—斯托克斯方程（N—S方程）第3章流體動力學3.3理想流體動量傳輸方程——歐拉方程第3章流體動力學3.5理想流體和實際流體的貝努利方程理想流體的貝努利方程實際流體的貝努利方程實際流體總流的貝努利方程第3章流體動力學3.5理想流體和實際流體的貝努利方程理第3章流體動力學貝努利方程的幾何意義、物理意義理想流體的幾何意義實際流體的幾何意義物理意義3.6貝努利方程的應用第3章流體動力學貝努利方程的幾何意義、物理意義理想流體的幾第4章流動狀態(tài)及能量損失4.1流動形態(tài)及阻力分類1、流動形態(tài)：層流流動、湍流流動、2、流動狀態(tài)判別準則——雷諾數臨界雷諾數：圓管、非圓形管、平板3、能量損失的兩種形式

沿程阻力和沿程損失、局部阻力和局部損失、總能量損失

流體繞過固體流動時的雷諾數第4章流動狀態(tài)及能量損失4.1流動形態(tài)及阻力分類1、流4.2流體在園管中的層流運動第4章流動狀態(tài)及能量損失速度分布公式最大流速平均流速管中層流流量沿程損失4.2流體在園管中的層流運動第4章流動狀態(tài)及能量損失速第4章流動狀態(tài)及能量損失邊界層概念

邊界層——當流體流過固體表面時，由流體的粘性作用，在表面上呈現(xiàn)出具有速度差異（滑差速度）的流體薄層。層流起始段——層流穩(wěn)定之前的一段。4.3園管中的湍流運動1、湍流的脈動現(xiàn)象2、速度的時均化原則及時均速度第4章流動狀態(tài)及能量損失邊界層概念邊界層——當流體3.湍流邊界層湍流邊界層4.水力光滑管和水力粗糙管

水力光滑管：δ>Δ，Δ對流動影響小，類似完全光滑管。水力粗糙管：δ<Δ，Δ對流動影響大，消耗能量。第4章流動狀態(tài)及能量損失3.湍流邊界層湍流邊界層4.水力光滑管和水力粗糙管水力第4章流動狀態(tài)及能量損失5.湍流沿程損失的基本關系式

圖4.8尼古拉茨實驗圖Ⅰ區(qū)：層流區(qū):Ⅱ區(qū)：過渡區(qū):Ⅳ區(qū)：水力光滑管→粗糙管的過渡區(qū)：Ⅲ區(qū)：水力光滑管區(qū)：Ⅴ區(qū)：水力粗糙管區(qū)：圖4-9莫迪圖第4章流動狀態(tài)及能量損失5.湍流沿程損失的基本關系式圖第5章熱量傳遞的基本概念在熱量傳遞過程中，溫度及其分布是第一要素，溫差是推動力。

穩(wěn)態(tài)傳熱--物體中各點溫度不隨時間改變的熱傳遞過程。非穩(wěn)態(tài)傳熱--物體中各點溫度隨時間改變的熱傳遞過程。5.1基本概念1、溫度場——某一時刻空間所有各點的溫度分布2、等溫面與等溫線3、溫度梯度第5章熱量傳遞的基本概念在熱量傳遞過程中，溫度及其分布是第第5章熱量傳遞的基本概念4

熱流量與熱流密度熱流量Φ——單位時間內，經由某一給定面積傳遞的熱量，W.熱流密度q——單位時間內通過單位面積的熱量，W/m2.5.2熱量傳遞方式

5.2.1導熱

導熱——物體各部分無相對位移或不同物體直接接觸時依靠物質分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運動而進行的熱量傳遞現(xiàn)象。2、傅立葉導熱定律1、定義第5章熱量傳遞的基本概念4熱流量與熱流密度熱流量Φ——第5章熱量傳遞的基本概念3、熱導率熱量傳輸系數熱導率5．2．2對流

對流換熱（對流+導熱）—流體和與之接觸的表面作相對運動時，在溫差作用下進行的熱量傳輸過程。1、定義2、計算公式牛頓冷卻公式

第5章熱量傳遞的基本概念3、熱導率熱量傳輸系數熱導率5．2第5章熱量傳遞的基本概念5.2.3熱輻射1、含義及特點

熱輻射——物體自身溫度（或熱運動）的原因而激發(fā)產生的電磁波傳播效應。投射到物體上，為物體吸收轉變?yōu)閮饶埽蛊錅囟壬摺?/p>

輻射換熱特點第5章熱量傳遞的基本概念5.2.3熱輻射1、含義第5章熱量傳遞的基本概念

2、斯蒂芬—波爾茨曼定律

（1）黑體在某一溫度下的輻射能斯蒂芬—波爾茨曼定律（四次方定律）

（2）實際物體的輻射能式中，ε

——實際物體的黑度（或發(fā)射率）。介于0～1之間。

第5章熱量傳遞的基本概念2、斯蒂芬—波爾茨曼定律第6章導熱6.1.1導熱微分方程

當物性參數為常數且無內熱源時無內熱源穩(wěn)態(tài)第6章導熱6.1.1導熱微分方程當物性參數為常數且無第6章導熱

對于軸對稱問題（圓柱、圓筒或圓球），采用圓柱坐標系（r,ф,z）或球坐標系（r,ф,θ）下的導熱微分方程式（6.4）～（6.7）。

實用問題的簡化

無內熱源的一維穩(wěn)態(tài)導熱：

無內熱源的穩(wěn)態(tài)二維導熱（直角坐標系）：第6章導熱對于軸對稱問題（圓柱、圓筒或圓球），第6章導熱6.1.2初始條件及邊界條件1、初始條件最簡單的初始條件是2．邊界條件1）第一類邊界條件已知任何時刻邊界面上的溫度分布，即

邊界溫度均勻時，上式可簡化為第6章導熱6.1.2初始條件及邊界條件1、初始條件最簡單第6章導熱（2）第二類邊界條件給定物體邊界上任何時刻的熱流密度分布

如果邊界溫度均勻時，有第6章導熱（2）第二類邊界條件給定物體邊界上任何時刻的熱流第6章導熱（3）第三類邊界條件

已知與邊界面直接接觸的流體溫度Tf和邊界面與流體之間的對流換熱系數h6.2一維穩(wěn)態(tài)導熱6.2一維穩(wěn)態(tài)導熱6.2.1平壁的導熱1．

單層平壁第6章導熱（3）第三類邊界條件已知與邊界面直接接觸第6章導熱2.熱阻3、多層平壁的導熱第6章導熱2.熱阻3、多層平壁的導熱第6章導熱6.2.2圓筒壁的導熱1．單層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導熱熱阻第6章導熱6.2.2圓筒壁的導熱1．單層圓筒壁的第6章導熱2、多層圓筒的穩(wěn)態(tài)導熱6.2.3球壁的導熱6.3非穩(wěn)態(tài)導熱非穩(wěn)態(tài)導熱特征：第6章導熱2、多層圓筒的穩(wěn)態(tài)導熱6.2.3球壁的導熱6.6.4.1第三類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱—周圍介質溫度為常數第6章導熱一、無限大平壁的分析解和諾謨圖完整數學描述如下：6.4.1第三類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱—周圍介質溫度為第6章導熱

解方程及邊界條件得分析解線算圖（諾謨圖）無限大平壁中心溫度的諾謨圖:任意位置任意時刻溫度T的求解第6章導熱解方程及邊界條件得分析解線第6章導熱物體的累計熱量方程組的解歸納為準則關系式的意義：(1)更好地揭示了物理現(xiàn)象的本質；(2)大幅度減少了變量數..第6章導熱物體的累計熱量方程組的解歸納為準則關系式的意義：第6章導熱6.4.2第一類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱——表面溫度為常數

半無限大物體邊界條件（第一類）理論解第6章導熱6.4.2第一類邊界條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱——第6章導熱表面的瞬時熱流密度qW

蓄熱系數b——綜合衡量材料蓄熱和導熱能力的物理量第6章導熱表面的瞬時熱流密度qW蓄熱系數b——綜合第7章對流換熱7.1對流換熱概述7.1.1對流換熱和牛頓冷卻公式牛頓冷卻公式和換熱系數對流換熱的主要任務：

第7章對流換熱7.1對流換熱概述7.1.1對流換熱和牛第7章對流換熱7.1.2影響對流換熱的主要因素1.流動動力（起因）

2.流動狀態(tài)

3.

換熱表面幾何尺寸、形狀、位置

4.流體的物理性質物性相互間的聯(lián)系和制約：主要反映在準則數值的大小上。

二、對流換熱微分方程

一、影響因素第7章對流換熱7.1.2影響對流換熱的主要因素1.流第7章對流換熱能量微分方程7.2對流換熱微分方程組對流換熱微分方程：（7.3）式連續(xù)性微分方程：（3.27）或（7.4）式

動量微分方程：(3.47)式能量微分方程：（7.5）式

對流換熱微分方程組7.3熱邊界層概念

熱邊界層——壁面附近形成的溫度急劇變化的流體簿層第7章對流換熱能量微分方程7.2對流換熱微分方程組對流換第7章對流換熱

層流邊界層中,沿y方向的熱量傳遞依靠導熱。

湍流邊界層中，沿y方向的熱量傳遞依靠流體微團的脈動引起的混合作用。普朗特數第7章對流換熱層流邊界層中,沿y方向的熱量傳遞依靠第7章對流換熱7.4相似理論基礎

相似準數(similarityeriterion)：由確定物理現(xiàn)象的物理量組成的反映現(xiàn)象物理相似的數量特征的無量綱數群。

在相似現(xiàn)象中，相應的相似準數數值相同，而且描述相似現(xiàn)象的準數關系式也相同。因此如果把模擬結果整理成準數關系式，那么得到的準數關系式就可推廣到其他與之相似的現(xiàn)象上去。

由相似準數可以得出模型定律，作為設計物理模擬模型的依據。在確定相似準數的方法中，常用的主要有方程分析法、量綱分析法和定律分析法3種。方程分析法的根據是相似現(xiàn)象的物理方程相同，由分析描述現(xiàn)象的方程得出相似準數。第7章對流換熱7.4相似理論基礎相似準數(sim第7章對流換熱

（3）按照規(guī)定選取特征尺寸（準則數Nu、Re和Gr中的幾何尺寸稱為特征尺寸）。

（4）按規(guī)定選用特征流速(強迫對流換熱準則數關系式中計算雷諾數Re所選用的流速稱為特征流速)

特征溫度、特征尺寸和特征流速常稱為對流換熱的三大特征量。

（5）正確選用各種修正系數。

（2）按規(guī)定選取特征溫度Tc(查取流體物性參數的溫度稱為特征溫度)。

（1）根據對流換熱的類型和有關參數的范圍選擇所需要的準則數方程，不能弄錯。

對流換熱準則數方程的正確使用第7章對流換熱（3）按照規(guī)定選取特征尺寸（準則數N第7章對流換熱7.6自然對流的換熱計算自然對流時的溫度分布和速度分布二、計算對流換熱系數的準則方程簡化計算公式：一個大氣壓、TCP=50℃左右，空氣與表面換熱時，有一、邊界層的形成與發(fā)展第7章對流換熱7.6自然對流的換熱計算自然對流時的溫度分第7章對流換熱7.7強制對流的換熱計算7.7.1

外掠平板

7.2.2

橫掠圓柱

沖擊角影響及其修正第7章對流換熱7.7強制對流的換熱計算7.7.1外掠第7章對流換熱7.7.3繞流球體

7.7.4

管內流動

湍流換熱實驗準則式：定性溫度考慮不均勻物性的影響時，可選用以下實驗準則式第7章對流換熱7.7.3繞流球體7.7.4管內流動第7章對流換熱幾點討論：（1）非圓形管定型尺寸采用當量直徑

（2）入口段修正（3）彎管修正系數（4）管內層流換熱2）換熱計算公式1）附加自然對流的影響第7章對流換熱幾點討論：（1）非圓形管定型尺寸采用當量直徑第8章輻射換熱8.1熱輻射基礎8.1.1熱輻射的本質及特點

熱輻射—物體自身溫度或熱運動的原因而激發(fā)產生的電磁波傳播效應。投射到物體上，為物體吸收轉變?yōu)閮饶?，使其溫度升?特點：1、2、38.1.2熱輻射的基本概念及基本定律本質1、絕對黑體的概念第8章輻射換熱8.1熱輻射基礎8.1.1熱輻射的本質及第8章輻射換熱第8章輻射換熱第8章輻射換熱黑體模型:黑體模型物體向外輻射的能量是按波長和空間分布的。輻射力—EW/m2單色輻射力—第8章輻射換熱黑體模型:黑體模型物體向外輻射的能量是按波長第8章輻射換熱2、普朗克定律

Ebλ=f(λ,T)的具體表達形式維恩定律3、斯蒂芬-波爾茨曼定律第8章輻射換熱2、普朗克定律Ebλ=f(λ,T)的具體表第8章輻射換熱灰體定義4、灰體及其輻射力

根據灰體的定義，有第8章輻射換熱灰體定義4、灰體及其輻射力根據灰體的定義，第8章輻射換熱5、基爾霍夫定律及實際物體的吸收比

基爾霍夫定律——熱平衡條件下任意物體對黑體輻射能的吸收比等于同溫度下該物體的黑度。對于灰體，有8.2熱輻射的工程應用8.2.1輻射率的工程處理方法式中，為實際物體的發(fā)射率（黑度），可通過實驗確定。第8章輻射換熱5、基爾霍夫定律及實際物體的吸收比基第8章輻射換熱

常用材料的表面發(fā)射率ε可查相關圖表。影響ε的因素：物體的種類、表面溫度和表面狀況。8.2.2兩物體之間的輻射換熱1、角系數

物體尺寸、形狀及相互位置等表面幾何因素對輻射換熱的影響可用角系數來表示。

角系數定義——有兩個任意放置的物體表面，表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的能量所占的百分數稱為表面1對表面2的角系數，記為φ1,2.同理第8章輻射換熱常用材料的表面發(fā)射率ε可查相關圖表。第8章輻射換熱（2）兩個很大的同軸圓柱表面（長軸在井式爐內加熱）（3）一個平面和一個曲面（平板在馬弗爐內加熱）由兩個表面組成的封閉系統(tǒng)↑

常見封閉體系的角系數（1）兩個相距很近的平行大平面第8章輻射換熱（2）兩個很大的同軸圓柱表面（長軸在井式爐內第8章輻射換熱2、封閉體系內兩個大平板的輻射換熱(1)黑表面(2)灰表面式中第8章輻射換熱2、封閉體系內兩個大平板的輻射換熱(1)黑第8章輻射換熱（3）封閉體系內任意輻射交換的計算公式補充：包壁（1）與內包非凹小物體（2）第8章輻射換熱（3）封閉體系內任意輻射交換的計算公式補充第8章輻射換熱8.2.5氣體與固體的輻射換熱1、氣體輻射與吸收特點2、氣體的輻射力和黑度輻射力氣體的單色吸收率可表示為第8章輻射換熱8.2.5氣體與固體的輻射換熱1、氣體輻第8章輻射換熱3、火焰輻射（1）暗焰（2）輝焰4、氣體與固體壁面之間的輻射換熱8.3綜合傳熱

綜合傳熱——兩種或三種基本熱量傳遞方式同時起作用。第8章輻射換熱3、火焰輻射（1）暗焰（2）輝焰4、氣體與固第8章輻射換熱8.3.1對流和輻射同時存在的傳熱8.3.2爐墻的綜合傳熱第8章輻射換熱8.3.1對流和輻射同時存在的傳熱8.3.第8章輻射換熱第8章輻射換熱第9章質量傳輸基本概念

質量傳輸——物質從空間或物體的某一部分轉移到另一部分的現(xiàn)象9.1.1擴散傳質9.1.2對流傳質

流動體系中，由流體質點的宏觀運動而引起的物質傳遞過程。其機制與對流換熱類似。9.1.3相間傳質

傳質過程涉及到兩相或多相的相際之間的傳質。與綜合傳熱類似。

由于濃度差存在，依靠分子運動引起的質量傳輸。其機理類似于熱傳導過程多相反應：氣—固、氣—液、固—液等第9章質量傳輸基本概念質量傳輸——物質從空間或物第9章質量傳輸基本概念9.2.1濃度1、質量濃度2、質量分數3、量濃度第9章質量傳輸基本概念9.2.1濃度1、質量濃度2、第9章質量傳輸基本概念4、摩爾分數5、氣體第9章質量傳輸基本概念4、摩爾分數5、氣體第9章質量傳輸基本概念質量分數與摩爾分數的關系：同理第9章質量傳輸基本概念質量分數與摩爾分數的關系：同理第9章質量傳輸基本概念9.2.2速度1、以靜止坐標為參考基準第9章質量傳輸基本概念9.2.2速度1、以靜止坐標為參第9章質量傳輸基本概念2、以平均速度為參考基準9.2.3傳質通量通量密度=速度×濃度1、相對于靜止坐標系的質量通量和摩爾通量第9章質量傳輸基本概念2、以平均速度為參考基準9第9章質量傳輸基本概念2、相對于質量平均速度的質量通量和相對于摩爾平均速度的摩爾通量為:

雙組分混合物中，濃度、速度以及質量通量的表達及其相互關系式→表9.1第9章質量傳輸基本概念2、相對于質量平均速度的質第10章質量傳輸微分方程1、以質量濃度表示的組分A的質量傳輸微分方程2、以物質的摩爾濃度表示的組分A的質量傳輸微分方程3、以質量通量密度表示的組分A的質量傳輸微分方程4、用摩爾通量密度表示的組分A的質量傳輸微分方程第10章質量傳輸微分方程1、以質量濃度表示的組分A的質量第10章質量傳輸微分方程質量傳輸微分方程的幾種簡化形式1、均質不可壓縮流體（ρ=常數）2、均質不可壓縮流體沒有化學反應的穩(wěn)定態(tài)傳質（v=常數，rA=rB=0）第10章質量傳輸微分方程質量傳輸微分方程的幾種簡化形式1第10章質量傳輸微分方程3、總體流動可忽略不計及不可壓縮流體沒有化學反應的非穩(wěn)態(tài)傳質（v=0,rA=rB=0）費克第二定律；（2）費克第二定律與導熱的傅里葉定律在形式上完全一致，其在各坐標系中的表達式見表10.1.（1）費克第二定律適用于固體、靜止液體或氣體組成的等摩爾逆

向擴散體系；第10章質量傳輸微分方程3、總體流動可忽略不計及第10章質量傳輸微分方程10.4定解條件10.4.1初始條件簡單情況t=0,cA0=常數10.4.2邊界條件1、規(guī)定了邊界上的濃度值2、規(guī)定邊界上的通量3、規(guī)定邊界上的對流傳質系數kc及組分A的濃度對流傳質時，邊界上的摩爾通量為:已給定第10章質量傳輸微分方程10.4定解條件10.4.1第10章質量傳輸微分方程4、規(guī)定化學反應的速率第10章質量傳輸微分方程4、規(guī)定化學反應的速率第11章擴散傳質11.1一維穩(wěn)態(tài)分子擴散

研究目的:找出內部濃度分布規(guī)律，以及通過分子擴散方式所傳遞的質量通量。

研究內容:在不流動或停滯介質以及固體中以分子擴散方式進行的質量傳遞過程。11.1.1等摩爾逆向擴散第11章擴散傳質11.1一維穩(wěn)態(tài)分子擴散研究目的第11章擴散傳質邊界條件其解為微分方程

等摩爾逆向擴散濃度分布傳質通量或

等摩爾逆向擴散質量傳遞與一維穩(wěn)態(tài)導熱相類似(見表11.1）。第11章擴散傳質邊界條件其解為微分方程等摩爾逆向擴散濃第11章擴散傳質11.1.2通過靜止氣膜的單相擴散液體表面的蒸發(fā)第11章擴散傳質11.1.2通過靜止氣膜的單相擴散液第11章擴散傳質

濃度分布方程為或單向擴散濃度分布組分物質的摩爾濃度是按指數規(guī)律變化第11章擴散傳質濃度分布方程為或單向擴散濃度分布第11章擴散傳質質量通量NAZ：或第11章擴散傳質質量通量NAZ：或第11章擴散傳質11.1.3氣體通過金屬膜的擴散氣體氫通過一金屬膜的擴散擴散通量或式中，第11章擴散傳質11.1.3氣體通過金屬膜的擴散氣體第11章擴散傳質11.2非穩(wěn)定態(tài)分子擴散11.2.1忽略表面阻力的半無限大介質中的非穩(wěn)定態(tài)分子擴散初始條件t=0，對所有z值：cA＝cA0邊界條件t＞0，x=0：cA＝cAwx=∞：cA＝cA0

微分方程鋼的表面滲碳濃度分布第11章擴散傳質11.2非穩(wěn)定態(tài)分子擴散11.2.第11章擴散傳質11.3影響擴散的因素11.3.1氣相擴散系數11.3.2液相擴散系數11.3.3固體擴散系數1、溫度的影響2、固溶體類型3、晶體結構4、濃度5、合金元素6、晶界擴散、表面擴散和位錯擴散第11章擴散傳質11.3影響擴散的因素11.3.1第12章對流傳質12.1對流傳質的基本概念

對流傳質——運動流體與固體壁面之間，或不互溶的兩種運動流體之間發(fā)生的質量傳遞過程。12.1.1對流傳質系數對流傳質通量密度kc——以ΔcA為基準的對流傳質系數（m／s）對流傳質微分方程12.1.2表示傳質特性的相似準數

施密特數路易斯數第12章對流傳質12.1對流傳質的基本概念第12章對流傳質12.2傳質系數模型12.2.1薄膜理論

薄膜理論—對流傳質的阻力主要存在于界面上所形成的流體薄膜內δ—等效邊界層12.2.2滲透理論

滲透理論—兩相間的傳質是靠流體的體積元短暫地、重復地與界面有接觸而實現(xiàn)的。te——體積元與界面接觸的平均壽命（時間）12.2.3表面更新理論

表面更新理論認為：每個體積元與表面接觸的時間在零到無窮大之間變動。第12章對流傳質12.2傳質系數模型12.2.1第12章對流傳質S—表面更新率，試驗測定的常數。實際傳質時，12.3

圓管內的層流對流傳質

在r=ri處，cA＝常量，有：Sh=3.66(12.19)