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1、第3章 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
2、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: 2000Re70000 1000Sc2260,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
3、-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: Re5105 0.6Sc2500,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: 5105Re107 0.6Sc2500,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
4、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,一股干空气吹过一湿球温度计,达到稳定状态时,湿球温度计的读数为18.3,求空气的干球温度。,Sh=0.023Re0.83Sc0.44,