《传递过程导论》课件

传递过程导论本课程介绍传递过程的基本概念和原理重点讲解热量、质量和动量的传递现象课程大纲绪论热传导流体流动物质传递传递过程的定义、重要性和基热传导基本定律、导热系数、流体流动基本概念、层流/湍流扩散与对流传质、沸腾/凝结传本概念定稳态/非稳态热传导、管道流动、边界层理论热、辐射传热相变传递过程相变的概念、相平衡、状态图、相变过程中的传热传质

一、绪论本课程将探讨传递过程的定义、重要性以及基本概念通过学习传递过程，我们能更好地理解自然界中物质和能量的流动传递过程的定义

1.热量传递物质传递动量传递热量传递是指热能从高温物体传递到低温物物质传递是指物质从高浓度区域传递到低浓动量传递是指动量从一个物体传递到另一个体的过程，例如，从火炉到锅，从阳光到地度区域的过程，例如，溶解的糖从糖水中扩物体的过程，例如，风推动帆船前进，水流球表面散到纯水中推动水车旋转传递过程的重要性

2.提高生产效率节约能源传递过程决定着生产过程的速度通过优化传递过程，减少热量、和效率，优化传递过程可以提高物质和动量损失，降低能耗，实生产速度，降低生产成本现节能减排提高产品质量促进科学发展传递过程对产品质量有重要影响传递过程的研究推动着化工、能，精确控制传递过程可以提高产源、材料等领域的科学发展，为品质量和一致性解决实际问题提供理论基础传递过程的基本概念

3.传递过程的定义传递过程的类型传递过程是指能量、质量或动量在不同相或不同区域之间进行传传递过程可以分为热传递、质量传递、动量传递三种热传递是递的过程能量传递包括热传递、功传递等，质量传递包括扩散指热量在不同温度物体之间传递的过程质量传递是指物质在不、对流等，动量传递包括摩擦、剪切等同浓度区域之间传递的过程动量传递是指动量在不同速度物体之间传递的过程

二、热传导热传导是热能通过物质内部的分子运动传递的过程热能从高温物体向低温物体传递，直到两者温度达到平衡热传导的基本定律傅里叶定律热传导系数12傅里叶定律指出热流密度与温热传导系数反映了材料传热的度梯度成正比，方向相反能力，数值越大，材料的传热能力越强热传导方程边界条件34热传导方程是描述热量在物体边界条件是热传导方程的辅助内部传递的数学表达式，它可条件，它描述了物体边界处的以用来预测温度随时间和位置温度或热流密度的变化导热系数及其影响因素

2.定义影响因素12导热系数衡量材料传导热量的材料的性质、温度、压力和湿能力，它反映了材料在单位温度等因素都会影响导热系数度梯度下，单位时间内通过单位面积传递的热量应用实例34导热系数在工程设计和材料选金属的导热系数通常较高，而择中起着至关重要的作用，例绝缘材料的导热系数则较低如选择建筑材料、热交换器设计等一维定稳态热传导

3.热流方向热量仅在一个方向上流动，通常是沿着一条直线或曲线温度梯度温度沿热流方向发生变化，形成温度梯度稳态条件系统处于稳定状态，温度随时间保持不变傅里叶定律热流率与温度梯度成正比，比例系数为热导率常见应用平板壁、圆柱壁、球形壁的热传导等二维三维定稳态热传导/二维或三维热传导是指在多个方向上发生的热量传递这种传导形式在实际应用中非常常见，例如建筑物内的热量传递解析法1求解偏微分方程数值法2有限差分、有限元实验法3模拟实验、测量数据二维/三维定稳态热传导的求解方法主要有解析法、数值法和实验法解析法适用于简单几何形状和边界条件的问题，而数值法和实验法则适用于复杂问题

五、非稳态热传导非稳态热传导是指温度随时间变化的热传导这是一个复杂的过程，需要考虑热量在物体内部的分布情况，以及时间对热量传递的影响了解非稳态热传导对于解决许多实际问题至关重要，例如预测物体冷却或加热的时间傅里叶定律1描述热量传递速率与温度梯度和导热系数的关系热扩散率2材料传递热量的能力比热容3物质吸收或释放热量的能力传热系数4描述热量从流体传递到固体表面的速率非稳态热传导的数学模型较为复杂，通常需要使用数值方法求解常用的数值方法包括有限差分法、有限元法等

三、流体流动流体流动是物质传递过程的重要组成部分流体流动涉及流体在各种环境中的运动，例如管道、通道和自由空间

三、流体流动流体流动基本概念流体流动是指流体在压力差或重力作用下发生运动，可分为层流与湍流两种状态层流是指流体流动时各流体质点按照各自的轨迹平稳移动，而湍流则指流体流动时各流体质点发生随机运动层流与湍流

2.层流湍流流体流动时，流体质点沿直线运动，不互相混合，形成层状流动流体流动时，流体质点沿着不规则的路径运动，发生相互混合，产生涡流管道流动

3.管道流动层流流体在管道中的流动，例如，水流经水管或气流体流动平稳，流线相互平行，没有明显混合流通过管道湍流压力损失流体流动不规则，流线杂乱无章，流体快速混流体在管道中流动时，由于摩擦力而导致的压合力下降边界层理论

4.边界层概念边界层特点流体流动时，在固体表面附近形边界层内流体速度梯度很大，粘成一层薄薄的流体层，称为边界性力起主要作用，而外部流体则层不受粘性影响边界层类型边界层应用边界层可分为层流边界层和湍流边界层理论在航空航天、机械工边界层，取决于流体速度和表面程、化工等领域都有广泛应用性质

四、物质传递物质传递是指物质在不同相之间或同一相的不同区域之间迁移的过程物质传递是化学工程和相关学科中重要的基础理论之一，在许多工业过程中发挥着至关重要的作用扩散与对流传质

1.扩散传质扩散传质指物质由于浓度差而产生的自发迁移过程在静止流体或气体中，物质的迁移主要依靠扩散对流传质沸腾传热

2.泡腾沸腾核沸腾

1.

2.12液态物质的蒸发，形成气泡在气泡在液体内部生成，并在液液体内部生成，上升到液面逸体内部成长、脱离、上升到液出体表面膜沸腾临界热流密度

3.

4.34液面附近形成一层蒸汽膜，气沸腾传热过程中，传热系数随泡在膜中形成，并直接从膜中着温差的增大而增加，但当温逸出差超过一定值时，传热系数反而会下降凝结传热

3.定义气体与冷表面接触发生相变，凝结成液体的过程机理气体分子失去能量，转变为液体，释放潜热，形成凝结层类型•膜状凝结•滴状凝结辐射传热

4.热辐射定义辐射传热特点热辐射是一种通过电磁波传递热热辐射可以穿越真空，并以光速量的方式，不需要介质传播辐射传热应用广泛应用于工业领域，例如太阳能利用、辐射加热等

五、相变传递过程相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程，例如液态水蒸发为水蒸气相变在许多工程应用中起着至关重要的作用，例如热力发电、制冷和化学反应相变的概念及重要性物质状态变化能量变化重要性相变是指物质由一种物理状态转变为另一种相变伴随着能量的吸收或释放，如熔化、汽相变在自然界中普遍存在，影响着天气、气物理状态的过程，例如固态、液态和气态之化需要吸收能量，而凝固、凝结则会释放能候、生命活动等许多方面，在工业生产中也间相互转化量发挥着重要作用相平衡及状态图

2.相平衡是指在特定温度和压力下，不同相态物质处于平衡状态相图是描述物质在不同温度和压力下不同相态之间平衡关系的图例如，水在不同的温度和压力下可以存在三种相态固态（冰）、液态（水）和气态（水蒸气）相图可以帮助我们了解物质在不同条件下的相变规律，例如，冰的熔点随压力的增加而下降，水在高压下会变成固态，而气态物质在高压和低温下会液化相变过程中的传热传质

3.沸腾传热凝结传热液体沸腾时，热量从液体传递到气体，引起相变蒸汽凝结成液体，热量从气体传递到液体，引起相变结语本课程介绍了传递过程的基本概念和原理，涵盖热传导、流体流动、物质传递和相变过程等重要内容传递过程在工程技术领域有着广泛的应用，掌握这些知识对于理解和解决实际问题至关重要问题讨论在课后，学生可以积极提问，与老师进行讨论，更深入地理解课程内容同学们可以通过案例分析、实验验证等方式，将理论知识应用于实际问题。