1、質量傳輸課件,實例說明：,1.連鑄中間包內鋼液流場,2.連鑄中間包內夾雜物流動與去除,3.連鑄結晶器內鋼液流動行為(1),在化學冶金領域，包括火法冶金和濕法冶金。遇到的對流流動傳質問題比分子擴散傳質問題更多。例如：,第四章 對流流動傳質,4.連鑄結晶器內鋼液流動行為(2),4.1 對流流動傳質的基本概念,質量傳輸課件,固體、液體燃料燃燒時空氣中的O2向燃料表面的傳輸。 高爐中還原氣體CO向礦石表面的傳輸。 轉爐煉鋼過程中氧氣射流中O2向鋼液表面的傳輸。 熔渣氣化脫硫脫磷過程。,在有濃度差的條件下，質量的傳輸包括以下兩個方面： 流向傳質隨流體流動而遷移的物質傳輸； 非流向傳質由分子擴散而導致的物

2、質傳輸； 由流體液團脈動而導致的物質傳輸。 值得注意的是：有流動流體參加的傳質過程，流向傳質一般發(fā)生在單相中，而非流向傳質則發(fā)生在異相間，即，相際傳質一般為非流向傳質，因為異相之間不混合，不易發(fā)生隨流體流動而導致的流向傳質。,質量傳輸課件,在對流傳質中，濃度邊界層起著十分重要的作用。它和速度邊界層和溫度邊界層相類似，但厚度不一定相等。如圖1、2、3示出了壁面法線方向流體濃度變化示意圖。,我們研究的對流傳質問題多數(shù)是指后者，即發(fā)生在相際之間的非流向傳質當流體流經(jīng)與其濃度不同的異相表面時，發(fā)生在兩相之間的傳質現(xiàn)象。,象速度邊界層和溫度邊界層的定義一樣，當流體流經(jīng)異相表面時，也存在著濃度邊界層。與動

3、量傳輸和熱量傳輸相同，邊界層內對流傳質阻力最大，會形成明顯的濃度梯度。如果流動是湍流，由于湍流存在指向異相表面的脈動，會有流體質點或流體微團的宏觀位移，將導致傳質通量的大大增加。,4.2 濃度邊界層的概念,質量傳輸課件,4.3 對流傳質所涉及到的準數(shù),與傳熱中的Pr和Nu相對應的分別是Sc和Sh。,除此之外，還有傳質斯坦頓準數(shù)StD，Re，傳質格拉曉夫準數(shù)GrD。,施密特準數(shù),舍伍德準數(shù),質量傳輸課件,4.4 求解對流傳質系數(shù)的四種方法,邊界層微分方程組解析解； 邊界層近似積分解； 雷諾類比律 相似理論指導下的實驗方法,質量傳輸課件,4.5 邊界層微分方程組解析解,質量傳輸課件,可見，上述方程

4、組與邊界層傳熱微分方程組在形式上并無區(qū)別。,傳熱微分方程可比照速度邊界層的布拉修斯方法求解。求解結果是：,當 時，,濃度邊界層微分方程解析解也可參照布拉修斯解，結果為：,質量傳輸課件,時，Polhousen對對流給熱進行了修正，指出：,將不同Pr準數(shù)條件下的 中的 換成,，就可以將一組曲線變?yōu)橐粭l曲線。,同樣也存在這樣一個關系： ，如果,則不同施密特準數(shù)條件下的一組曲線就會變成一條曲線。,質量傳輸課件,修正后的準數(shù)方程為：,與對流給熱一樣，也有：,質量傳輸課件,例題16-1中，推導結果有錯誤。正確的結果應該是：,質量傳輸課件,4.6 濃度邊界層近似積分解,濃度邊界層近似積分解所用方法與溫度邊界層相同，都是采用馮卡門近似積分法，同樣也有4個類似的近似：,四個近似處理, 在x的方向上, 、 與x無關, 與x無關。,結果是：,質量傳輸課件,4.7 類比律方法,雷諾類比結果是,對流給熱Pr=1：,對流傳質Sc=1：,質量傳輸課件,契爾頓-柯爾朋修正：,質量傳輸課件,4.8 相似理論指導下的實驗方法,量綱分析：p420,強制對流：Sh= f (Re,Sc) 自然對流：Sh= f (GrD,Sc),流