【正文】 對(duì)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。 質(zhì)量力 （體積力）：作用在流體 整體上的非接觸力 ，其大小與流體的體積成正比。 如流體對(duì)圓柱體施加的曳力表示為： CD稱為曳力系數(shù)。 z r y x u0 p0 ??r???rrr? 簡(jiǎn)化方程式 球坐標(biāo)系（ r， θ， φ）討論，為軸對(duì)稱二維流動(dòng)，即： 于是連續(xù)性方程式簡(jiǎn)化為： ① Navier— Stokes方程簡(jiǎn)化為： ② ③ 以上 3個(gè)方程式， 3個(gè)未知數(shù)，可解。 0???????????? gdzdpgdzdzzpdyypdxxp ??xpxpxp dS???????? 01 ????xpX S? )(1222222zuyuxuxpDDu xxxdx????????????? ??? xpxpX d?????????11 第四章 Navier— Stokes方程式的應(yīng)用 第一節(jié) 阻力系數(shù) 粘性流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于流層間存在速度梯度，將發(fā)生動(dòng)量傳遞產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，導(dǎo)致流體的部分機(jī)械能損失。 （ 2） Lagrange 法：選固定質(zhì)量的流體微元，考察其運(yùn)動(dòng)過程中其特性的變化來(lái)研究整個(gè)流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。39。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。 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(hào)。 傳遞過程的大小常用傳遞速率或通量（ 傳遞量 /m2 s）描述。 化工傳遞過程基礎(chǔ) 主要參考教材 [1]陳濤，張國(guó)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” 。 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 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。 對(duì)組分 i的摩爾流量衡算： 對(duì)體系總摩爾流量衡算： 01122 ????ddMawaw iii 012 ????ddMww39。AAii RbbR ??? ? iAAi bbRR 39。特點(diǎn) 流體的質(zhì)量固定 而 位置、體積隨時(shí)間變化 。阻力表現(xiàn)在流體與固體壁面間、流體層與層間的相互摩擦的總體效應(yīng)上。 邊界條件 ： 在球面上： 在遠(yuǎn)離球體處： 0,0 ???? ??u 0)sin(sin1)(1 22 ?????? ????? ?ururrr r ???????? ctgruurururctgurrururrprrrrr222222222 22212[ ???????????????????????????????222222222sin212[1ruururctgurrururprr ??????????????????0)(,0)( ?? ?? RrrRr uu ? 000 ,cos)(,sin)( ppuuuu rrrr ???? ?????? ??? 速度和壓強(qiáng)分布方程式的推導(dǎo) 采用分離變量法，假定速度、壓強(qiáng)具有下列形式的函數(shù)關(guān)系： 而且 將上述假定代入①得： ④ 將上述假定代入②得： ⑤ 將上述假定代入③得： ⑥ 由④知： ⑦ ????? cos)(,cos)(,sin)( 0 rhpprfurgu r ????? 0)(,0)(,)(,0)(,)( 00 ???????? RgRfughuf 0)(2 ??? gfrdrdf 0)(42 222 ????? gfrdrdfrdr fddrdh 0)(22222????? gfrdrdgrdr gdrh fdrdfrg ??21 于是： ⑧ ⑨ 將⑦、⑧、⑨代入⑥得： ⑩ 因而 ⑾ 將⑦、⑾代入⑤中： ⑿ 為常微分方程，其特征根是： k=－ 3，－ 1， 0， 2 drdfdrfdrdrdg232122??223322 221drfddrfdrdrgd ??drdfdrfdrdrfdrh 232122332 ???44233222145drfdrdrfd