【正文】 時(shí)間和位置的變化 。 對穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)： w2 = w1 = w， ?? xx FdMud ? )( ?????? ?????? xVxAx FdVudddAuu ???? cos0?????Vx dVudd ?? )(cos 12 122 22212AuAudAudAudAuu xxAxAxAx ??????? ?????? ????? )(cos 12 xxAx uuwdAuu ??????? ?? )(12 xxx uuwF ??? 第三章 流體運(yùn)動(dòng)微分方程式 為進(jìn)一步探討動(dòng)、熱、質(zhì)量的傳遞過程，須了解系統(tǒng)內(nèi)的流體微團(tuán)或質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)、熱、質(zhì)量等物理量隨時(shí)間和空間的變化關(guān)系，為此進(jìn)行微分衡算。iR? 第二節(jié) 總能量衡算方程式 一、通用的總能量衡算方程式 依據(jù)熱力學(xué)第一定律： 對控制體，由于流動(dòng)便有能量的輸入、輸出和累積，其總能量衡算應(yīng)為： 對單位時(shí)間所作的功，通常由兩部分組成（軸功和流動(dòng)功），即： 而 WQE ??? ????????????VAdVEdddAEuWq ???? cos??? ?????As dApvuWW ?? cos?? gzuUE ???22pvUH ?? 得到另一總能量衡算的通用表達(dá)式為： 二、化工連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的總能量衡算 化工過程常見的流動(dòng)系統(tǒng)如圖，應(yīng)用 總能量衡算方程式，其中積分項(xiàng)分別為： A2 ub2 p2 z2 q 引入動(dòng)能修正系數(shù)，令： A1 ub1 p1 z1 ????? ?????????VAs dVEdddAHgzuuWq ???? cos)2(2?dAudAudAuAAA?????? ??123332121cos21 ???????AbdAuAu33?sW? 所以 因而： 稱為化工連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的總能量衡算方程式。39。AR39。1239。1239。此時(shí)各組分的量根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系相應(yīng)變化，因反應(yīng)物和生成物的化學(xué)當(dāng)量相等，故采用摩爾流量單位計(jì)算方便。cosα 特點(diǎn)：根據(jù)控制體外部各有關(guān)物理量的變化，來研究空間范圍內(nèi)部的總體平均變化情況，而無需對內(nèi)部每一點(diǎn)的規(guī)律進(jìn)行分析。故可采用類比的方法研究動(dòng)、熱、質(zhì)量傳遞過程，在許多場合可用類似的數(shù)學(xué)模型來描述動(dòng)、熱、質(zhì)量傳遞過程的規(guī)律。 dyuddyuddydu xxx )()( ??????? ??????dyud x )(?msmkg /? 五、小結(jié) 動(dòng)、熱、質(zhì)量通量普遍的表達(dá)方程式： 通量 = － 擴(kuò)散系數(shù) 濃度梯度 動(dòng)、熱、質(zhì)量 擴(kuò)散系數(shù) 具有相同的因次，均為 m2/s； 通量為單位時(shí)間內(nèi)通過與傳遞方向相垂直的單位面積上的動(dòng)、熱、質(zhì)量，各 量的傳遞方向均與該量的濃度梯度方向相反 ，故普遍式中加“－”號。從宏觀上表現(xiàn)為 1層受到 2層的推力， 2層受到 1層的阻力，動(dòng)量交換的結(jié)果產(chǎn)生了剪應(yīng)力。s ）； ν —— 動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)， m2/s； —— 在 y方向上的動(dòng)量濃度梯度， 。s ）； α —— 熱量擴(kuò)散系數(shù)， m2/s； —— 在 y方向上的熱量濃度梯度， 。 傳遞過程的大小常用傳遞速率或通量（ 傳遞量 /m2 s）描述。 第一章 傳遞過程概述 體系內(nèi)部具有強(qiáng)度性質(zhì)的物理量存在梯度時(shí)的狀態(tài)稱為不平衡狀態(tài) 。其基本出發(fā)點(diǎn)是將三種傳遞現(xiàn)象歸結(jié)為過程速率問題加以探討。 化工傳遞認(rèn)識(shí)階段 對單元操作研究的基礎(chǔ)上獲得共同實(shí)質(zhì)為動(dòng) 、 熱 、 質(zhì)量傳遞過程 ， 從理論上步入了 異業(yè)相同 。 化工傳遞過程基礎(chǔ) 主要參考教材 [1]陳濤，張國亮．化工傳遞過程基礎(chǔ)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，２００ 9 [2]王紹亭，陳濤．化工傳遞過程基礎(chǔ)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1987 [3]王紹亭．化工傳遞過程．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1980 [4]王紹亭，陳濤．動(dòng)量、熱量與質(zhì)量傳遞．天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 1987 緒 論 一 、 化學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展階段 工藝過程考察階段 單純的過程實(shí)踐考察 ， 結(jié)論 異業(yè)各殊 ， 化工廠是由不同的化學(xué)反應(yīng)和物理過程組成 ，代表作為 1 8 9 8年 F . H . T h o r p e “ O u t l i n e of Chemistry” 。 雖傳遞過程使用的定律與單元操作過程一樣但方法不同 ， 內(nèi)容上實(shí)踐 — 理論 、 理論 — 實(shí)踐和理論 、 實(shí)踐的統(tǒng)一 ， 方法上采用宏觀 —微觀 、 微觀 — 宏觀和宏觀 、 微觀的統(tǒng)一 。動(dòng)、熱、質(zhì)量傳遞過程和現(xiàn)象是不可分割，而且互相作用。任何處于不平衡狀態(tài)的物系都有向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)移的傾向，這些 物理量朝平衡方向轉(zhuǎn)移的過程 稱 傳遞過程 。 第一節(jié) 分子傳遞條件下傳遞通量的通用表達(dá)式 一、質(zhì)量通量 dydDj AABA??? 式中： jA— A的質(zhì)量通量， kg/（ m2 “ － ” 表示熱量通量的方向與熱量濃度梯度的方向相反 ，即熱量朝著溫度降低的方向傳遞。 “ － ” 表示動(dòng)量通量的方向與動(dòng)量濃度梯度的方向相反 ，即動(dòng)量朝著速度降低的方向傳遞。 剪應(yīng)力 τyx為動(dòng)量在其垂直方向上傳遞的結(jié)果， 其 大小和動(dòng)量通量在數(shù)值上相等 。 第二節(jié) 湍流傳遞條件下傳遞通量的通用表達(dá)式 一、渦流傳遞的通量表達(dá)式 在湍流流體中，質(zhì)點(diǎn)的脈動(dòng)、混合和旋渦運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)、熱、質(zhì)量的傳遞程度大大加劇。 dyud xrt)()( ?????? ?????dytcdqqq PHet)()( ??? ?????dydDjjj AMABeAAAt?? )( ????? 第二章 總動(dòng)量、總熱量、總質(zhì)量衡算 在化工中需對系統(tǒng)或某一過程的總動(dòng)量（對過程包含的力進(jìn)行分析）、總熱量（了解過程熱量和其它能量間的轉(zhuǎn)化關(guān)系）、總質(zhì)量（掌握過程物料的變化）進(jìn)行衡算，為研究動(dòng)、熱、質(zhì)量傳遞和單元操作的基礎(chǔ)，同時(shí)對推導(dǎo)微分動(dòng)、熱、質(zhì)量衡算也有指導(dǎo)作用（依據(jù)定律相同）。 本章推導(dǎo)通用的總衡算方程，并說明在化工中的具體應(yīng)用。dA u?u? u?n?? 則通過整個(gè)控制面的質(zhì)量流率： 該式表示通過控制面外流的凈質(zhì)量流率，即： ＞ 0 ，質(zhì)量的輸出大于輸入 =（輸出－輸入）流率 = 0 ，質(zhì)量的輸出等于輸入 ＜ 0 ，質(zhì)量的輸出小于輸入 在微元體 dV內(nèi)，流體的質(zhì)量為 ρdV，整個(gè)控制體的瞬時(shí)質(zhì)量和質(zhì)量累積速率： 因此根據(jù)質(zhì)量守恒定律，任意控制體的通用的總質(zhì)量衡算方程式為： dAuwA??? ?? ?? cos dAuwA??? ?? ?? cos????VdVM ? ????VdVddddM ??? 0cos ???? ?????VAdVdddAu ???? 二、化工流動(dòng)系統(tǒng)中的總質(zhì)量衡算方程式 化工中常見的是通過管道或容器的流動(dòng)，特點(diǎn)①流動(dòng)方向與通過的截面垂直（ α=0或 α=180176。 對組分 i的摩爾流量衡算： 對體系總摩爾流量衡算： 01122 ????ddMawaw iii 012 ????ddMww39。2 iiii RddMxwxw ????39。2 iiii RddMxwxw ???? ???? 其中生成速率 和 的計(jì)算方法是： 化學(xué)反應(yīng)方程式寫為： bA BA + bB BB + ……+ b i Bi + ……=∑b i Bi =0 同時(shí)規(guī)定：產(chǎn)物的 bi ＞ 0，反應(yīng)物的 bi ＜ 0 。iR iAiAbbRR ?39。AAii RbbR ??? ? iAAi bbRR 39。 )(212121cos21 21312323bbbAwuAuAudAu ????????????? )(cos1212 wzgudAgzudAgzdAugzAAA????? ?????? ???? )(cos1212 wHudAHudAHdAuHAAA?????? ?????? ????stb WqddEwHwzgwu ???????????)()()(21 2 （ 1）化工連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的總能量衡算方程式 過程無物料、能量累積，△ w=0， dEt/dθ=0；各點(diǎn)速度、高度取平均值，得： 即為熱力學(xué)中單位質(zhì)量流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的總能量衡算方程式（ J/kg）。 第一節(jié) 連續(xù)性方程式 一、連續(xù)性方程式的推導(dǎo) 在流動(dòng)的流體中取微元體 dV =dx dy dz，流體 y 在任一點(diǎn)（ x、 y、 z）處的速度 ，沿 x、 y、 z方 向分量 ux 、 uy 、 uz ，密度 ρ=f（ θ， x， y， z）。 0)( ????????????????????? ?????? zuyuxuzuyuxu zyxzyx??????????ddzzddyyddxxdd??????????????? ddzuddyuddxuzyx ??? , zuyuxuDDzyx ???????????? ??????? 01 ????????????? DDzuyuxu zyx 小結(jié)：密度 ρ對時(shí)間 θ的各種形式導(dǎo)數(shù)的物理意義比較 偏導(dǎo)數(shù) ：表示某固定點(diǎn)處 ρ隨時(shí)間的變化率； 全導(dǎo)數(shù) ：表示任意點(diǎn)處 ρ隨時(shí)間 θ、位置（ x， y， z）的變化率； 隨體導(dǎo)數(shù)