热质交换原理与设备连之伟.pptx
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1、内内 容容三种传递现象的类比三种传递现象的类比1.1热质交换设备的分类热质交换设备的分类1.227-12023/3/19本课程的地位与作用本课程的地位与作用1.3第1页/共26页 1.1 三种传递现象的类比三种传递现象的类比 动量、热量和质量传递的实现方式:分子的微观运动引起的分子扩散;旋涡混合造成的流体微团宏观运动引起的湍流传递流体系统中:流体系统中:速度梯度动量传递温度梯度热量传递浓度梯度质量传递27-22023/3/19第2页/共26页a)牛顿粘性定律牛顿粘性定律两个作直线运动的流体层之间的切应力正比于垂直于运动方向的速度变化率,即:对于均质不可压缩流体,上式可改写为:对于均质不可压缩流
2、体,上式可改写为:27-32023/3/19第3页/共26页b)傅立叶定律傅立叶定律 在均匀的各向同性材料内的一维温度场中,通过导热方式传递的热量通量密度为:对于恒定热容量的流体,上式可改写为:对于恒定热容量的流体,上式可改写为:27-42023/3/19第4页/共26页c)斐克)斐克(Fick)定律定律 在无总体流动或静止的双组分混合物中,若组分A的质量分数(或质量份额)aA的分布为一维的,则通过分子扩散传递的组分A的质量通量密度为:对于混合物密度为常数的情况,上式可改写为对于混合物密度为常数的情况,上式可改写为:DAB:组分组分A在组分在组分B中的扩散系数,中的扩散系数,m2/s;27-5
3、2023/3/19第5页/共26页汇总汇总动量传递公式表明:动量通量密度正比于动量浓度的变化率。能量传递公式表明:能量通量密度正比于能量浓度的变化率。质量传递公式表明:组分A的质量通量密度正比于组分A的质量浓度的变化率。27-62023/3/19第6页/共26页统一公式统一公式:FD:的通量密度;的通量密度;:单位体积的某种量;:单位体积的某种量;d/dy:的变化率;的变化率;C:比例常数比例常数(扩散系数扩散系数)。质量传递:质量传递:FD=mA,=A,CDAB;动量传递:动量传递:FD=,=u,C。能量传递:能量传递:FD=q,=cpt,Ca;27-72023/3/19第7页/共26页d)
4、湍流传递性质)湍流传递性质 湍流流动分子扩散传递宏观流体微团掺混也引起传递现象也引起传递现象动量传递动量传递热量传递热量传递质量传递质量传递湍流切应力湍流切应力湍流热流密度湍流热流密度湍流质量通量密度湍流质量通量密度27-82023/3/19第8页/共26页 通常,充分发展湍流中,湍流传递系数远远大通常,充分发展湍流中,湍流传递系数远远大于分子传递系数。于分子传递系数。总的效应总的效应27-92023/3/19第9页/共26页分子传递系数分子传递系数,a,DAB:是物性,与温度、压力有关;是物性,与温度、压力有关;通常各项同性通常各项同性。湍流传递系数湍流传递系数t,at,DABt:不是物性,
5、主要与流体流动有关;不是物性,主要与流体流动有关;通常各项异性通常各项异性。两种传递系数的比较两种传递系数的比较27-102023/3/19第10页/共26页1.2 热质交换设备的分类热质交换设备的分类 (1)按工作原理分类 间壁式间壁式(表面式表面式)直接接触式(混合式)直接接触式(混合式)蓄热式(回热式、再生式)蓄热式(回热式、再生式)热管式热管式27-112023/3/19第11页/共26页(2)按照热流体与冷流体流动方向分类按照热流体与冷流体流动方向分类 顺流式顺流式逆流式逆流式叉流式叉流式 混合式混合式27-122023/3/19第12页/共26页顺流换热器顺流换热器顺流换热器顺流换
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