传热传质问题的分析和计算

传热传质问题的分析和计算,3.1 动量、热量和质量传递类比 3.2 对流传质的准则关联式 3.3 热量和质量同时进行时的热质传递 3.4 传质应用举例,第2节 对流传质的准则关联式,2.1 流体在管内受迫流动时的质交换 2.2 流体沿平板流动时的质交换,2.1 流体在管内受迫流动时的质交换,由传热学可知，在温差较小的条件下，管内紊流换热可不计物性修正项，并有如下准则关联式：,管内流动着的气体和管道湿内壁之间，当气体中某组分能被管壁的液膜所吸收，或液膜能向气体作蒸发，均属质交换过程。,相关计算可类比于管内受迫流动换热。,Nu=0.023Re0.8Pr0.4,通过大量被不同液体润湿的管壁和空气之间的质交换实验，吉利兰（Gililand）把实验结果整理成相似准则并表示在图中。,Sh=0.023Re0.83Sc0.44,其相应的准则关联式为：,应用范围： 2000Re35000，0.6Sc2.5,注：定型尺寸是干壁内径，速度为管内平均流速，定性温度取空气温度。,相比紊流换热：关联式只在指数上稍有差异。,林顿（Linton）和舍伍德（Sherwood）提出的关联式：,Sh=0.023Re0.83Sc1/3,应用范围：2000Re700001000Sc2260,用类比律来计算管内流动质交换系数：,由于：,StmSc2/3=f/8,采用布拉休斯光滑管内的摩阻系数公式：,f=0.3164Re-1/4,整理则可得：,2.2 流体沿平板流动时的质交换,相应的质交换准则关联为:,回顾传热学中对边界层的理论分析，得到沿平板流动换热的准则关联式，当流动是层流时：,Nu=0.664Re1/2Pr1/3,Sh=0.664Re1/2Sc1/3,应用范围： Re51050.6Sc2500,Sh=(0.037Re0.8-870)Sc1/3,当流体是紊流时,换热的准则关联式为:,Nu=(0.037Re0.8-870)Pr1/3,相应的质交换准则关联式是：,应用范围：5105Re1070.6Sc2500,定型尺寸是用沿流动方向的平板长度L，速度u用边界层外的主流速度。,计算所得的hm是整个平板上的平均值。,对于沿其他形状的物体表面的对流传质的准则关联式，如：圆球、圆柱以及横掠管束等情形也都可以参考相应的传热准则关联式。,例2-10 试计算空气沿水面流动时的对流质交换系数hm和每小时从水面上蒸发的水量。已知空气的流速u=3ms，沿气流方向的水面长度L=0.3m，水面的温度为15,空气温度为20，空气总压力为1.013 105Pa，其中水蒸气分压力p2=701Pa，相当于空气的相对湿度为30。,例2-11 一游泳池宽6m、长12m，暴露在25、相对湿度为50的大气环境中，风速为2m/s，风向与泳池长边方向平行。假设水面与池边在一个水平面上，求每天池水的蒸发量。,假定：（1）稳态条件 （2）水面光滑并忽略空气主流中的湍流效应 （3）传热、传质比拟条件成立 （4）自由流中水蒸气可当作理想气体,例2-12 在一个大气压下，一