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3.1.1传质概述在线视频

3.1.1传质概述

下一节:3.2.1菲克扩散定律

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3.1.1传质概述课程教案、知识点、字幕

各位同学大家好

我是清华大学的李水清

今天我给大家讲的是第三章

传质引论

首先本章的内容

包括传质的概述

还有一些传质的基础理论

还有它的应用

我们先从传质的概述方面

来讲述一下

同学们都会关心

传质到底是什么

传质跟燃烧的关系是什么

下面我们用蜡烛燃烧这个例子

我们都知道

假如这是一个蜡烛的火焰

氧气分子从外部

传到火焰面上

而燃料的分子将内向外传递

它俩到达了一个共同的位置

在这个位置上

它们发生化学反应

所以传质是引发这个过程的

一个重要的原因

因此著名的

化学物理学家泽尔多维奇

他把燃烧总结

认为是一个化学反映Reaction

加一个传质Diffusion的

耦合过程

那接下来我们如何再想

氧气分子和燃料分子

它如何从不同的位置

传递到火焰面上呢

这个时候

我们可以举一个更简单的例子

我们日常生活中

一个比较简单的例子

比如说我在这打开一瓶香水

你就可以在那里闻到香水

这个时候我们想

空气中没有流动

这是一个静止的空间

没有扇子

如果用扇子扇

你当然很快闻到

也没有扇子扇

香水就从我这传到了你那儿

这是什么原因呢

这是因为香水

在我这个地方的浓度比较高

在你那里比较低

这个浓度差造成了它的传质

它的驱动力是来自于浓度差

我们再举一个

日常生活中简单的例子

比如说我们都关注

现在的大气雾霾

这个黑烟

这是个烟囱

我们特别做了一个动画

来展现这个过程

在中心的这个浓度很高

然后它逐渐扩散到四周

它来源于浓度差

因为中心的浓度高

正是由于分子在内部的

这种碰撞

使它从高浓度到低浓度

这个过程是传质的驱动力

因此这个时候我们就想

我们燃烧学

发现了这个问题

而去建立模型去解决问题

其实在整个工科里面

都是这个思路

就是我们发现问题

并不能

简单地理解这个问题

而一定要建立出来一个方法

可以预测这个问题

这个时候我们就要提几个量

第一个量是什么呢

我们要提的质量流率

什么是质量流率

MA MA是什么

就是单位时间内流过的质量

就是质量流率

但是在传质中

更重要的是

单位截面积

单位时间流过的

也就是把质量流率除以面积

就是质量通量

质量通量就是MA两撇

然后这个我们在进一步观察

这个式子发现

体积通量就是我们平常所说的

速度概念

通过这一点我们发现

质量的传递又和速度

又和动量的传递耦合在一起

这也是三传的复杂性所在

也是我们后面

在燃烧教学中一个重要点

同时对质量A和质量B两类物质

假如说系统中只有这两类物质

它们的总通量M''=MA''+MB''

这个时候

它们也可以用速度的形式

等于ρYA

质量分数就是ρA

就是A的密度乘以A的速度

B的密度乘以B的速度

它们都可以用共同平均的密度

乘以质量分数

用该分子这个密度来逼近

这个式子的理解

大家关注一下

通过前面我们已经知道了

我们想预测质量通量

而我们又发现

造成这个质量通量

质量传递的

是我的浓度差

在这里浓度差体现为

质量分数沿着空间的一个分布

就是dYA/dx

最早的时候

是菲克在1855年

发现了这个关联

从而建立了菲克扩散定律

下节课我们讲仔细讲

菲克扩散定律

希望同学们能够预习一下

这节课就讲到这里

燃烧理论课程列表:

第一章 导论

-1.1 我们为什么要学习燃烧理论

--1-1:我们为什么要学习燃烧理论

-1.2 什么是燃烧:定义与现象

--1.2 什么是燃烧:定义与现象

-1.3 燃烧科学发展简史

--1.3 燃烧科学发展简史

-1.4 燃烧科学的研究方法

--1.4 燃烧科学的研究方法

-1.5 课程的结构

--1.5 课程的结构

第二章 燃烧与热化学

-2.1 概述

--概述

-2.2 状态参数复习

--状态参数复习

-2.3 热力学第一定律

--热力学第一定律

-2.4 反应物和生成物的混合物

--反应物与生成物的组成

--绝对(或标准)焓和生成焓

--燃烧焓与热值

--例题

-2.5 绝热燃烧温度

--定压绝热燃烧温度

--定容绝热燃烧温度

-2.6 化学平衡

--第二定律的讨论

--吉布斯函数

--复杂系统(选修)

-2.7 燃烧的平衡产物

--全平衡(选修)

--水煤气反应的平衡

--压力影响

-2.8 应用

--回热式和蓄热式交换器

--例题

--烟气再循环

-2.9 小结

--小结

-第二章 燃烧与热化学--第二章作业

第三章 传质引论

-3.1 传质概述

--3.1.1传质概述

-3.2 传质理论基础

--3.2.1菲克扩散定律

--3.2.2扩散的分子基础-分子动力学

--3.2.3扩散系数的微观推导(选修)

--3.2.4组分守恒方程推导

-3.3 传质应用实例

--3.3.1应用实例一:液面蒸发

--3.3.2蒸汽界面边界条件

--3.3.3液滴蒸发

-3.4 小结

--3.4.1液滴质量守恒+小结

-第三章 传质引论--第三章作业

第四章 化学动力学

-4.1 概述

--概述

-4.2 总包反应与基元反应

--总包反应与基元反应

-4.3 基元反应速率

--双分子反应和碰撞理论

--其他基元反应

-4.4 多步反应机理的反应速率

--净生成率

--反应速率常数与平衡常数关系

--稳态近似

--单分子反应机理

--链式反应和链式分支反应(一)

--链式反应和链式分支反应(二)

--化学时间尺度(一)

--化学时间尺度(二)

--部分平衡

-4.5 简化机理(选修)

--简化机理(选修)

-4.6 催化和非均相反应(选修)

--催化和非均相反应(选修)

-4.7 小结

--小结

-第四章 化学动力学--第四章作业

第五章 一些重要的化学机理

-5.1 概述

--概述

-5.2 H2-O2系统

--H2-O2系统

--H2-O2系统爆炸特性

-5.3 一氧化碳的氧化

--一氧化碳的氧化

-5.4 高链烷烃的氧化

--三步机理

--八步机理

--总包反应和准总包机理

-5.5 甲烷燃烧

--复杂机理和起源

--甲烷燃烧动力学

--高温反应途径分析

--低温反应途径分析

-5.6 氮氧化物

--氮氧化物的形成(一)

--氮氧化物的形成(二)

--氮氧化物的危害

-5.7 小结

--小结

-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业

第六章 反应系统化学与热分析的耦合

-6.1 概述

--6.1 概述

-6.2 定压-定质量反应器

--6.2 定压-定质量反应器

-6.3 定容-定质量反应器

--6.3 定容-定质量反应器

-6.4 全混流反应器

--6.4 全混流反应器

-6.5 柱塞流反应器

--6.5 柱塞流反应器

-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

--6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业

第七章 反应流的简化守恒方程

-7.1 概述和总质量守恒

--7.1 概述和总质量守恒

-7.2 组分质量守恒

--7.2 组分质量守恒

-7.3 多组分扩散(选修)

--7.3 多组分扩散(选修)

-7.4 动量守恒方程(选修)

--7.4 动量守恒方程(选修)

-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式

--7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式

-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义

--7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义

-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业

第八章 层流预混火焰

-8.1 概述及物理描述

--8.1 定义及重要特征与实验室典型火焰

-8.2 层流火焰分析

--8.2.1 简化分析

--8.2.1 简化分析(续)

--8.2.2 详细分析

-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素

--8.3.1 温度、压力和当量比,燃料选型及火焰速度选型

--8.3.2 火焰速度测量

-8.4 熄火、可燃性和点火

--8.4.1 冷壁熄火

--8.4.2 可燃极限和点火

-8.5 火焰稳定及小结

--8.5 火焰稳定及小结

-第八章 层流预混火焰--第八章作业

第九章 层流非预混火焰

-9.1 概述

--概述

-9.2 无反应的恒定密度层流射流

--物理描述

--求解

--两个例子

-9.3 射流火焰的物理描述

--射流火焰的物理描述

-9.4 简化理论描述

--概述

--守恒标量

--状态关系式

--各种不同的解法(一)(选修)

--9.4.5 各种不同的解法(二)(选修)

-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度

--圆口和槽型口燃烧器火焰长度

--火焰长度的影响因素

--两个例子

-9.6 碳烟的形成和分解

--碳烟的形成和分解

-9.7 对冲火焰(选修)

--对冲火焰(选修)

-9.8 小结

--小结

-第九章 层流非预混火焰--第九章作业

第十章 液滴的蒸发与燃烧

-10.1 概述

--概述

-10.2 液滴蒸发的简单模型

--基本假设

--气相分析

--气液界面能量平衡

--液滴寿命

-10.3 液滴燃烧的简化模型

--假设

--质量守恒和组分守恒

--温度分布

--液滴表面能量守恒

--火焰面处能量守恒

--液气平衡 总结和求解

--燃烧速率常数和液滴寿命

--例题

--扩展到对流条件

-10.4 一维蒸发控制燃烧

--物理模型和假设

--液滴数目和液滴相守恒

--总守恒方程

--气相成分和气相能量守恒

--液滴动量守恒 模型总结

--例题

-10.5 小结

--小结

-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业

第十一章 固体燃烧

-11.1 概述及燃煤锅炉

--11.1.1 概述

--11.1.2 燃煤锅炉

-11.2 非均相反应

--11.2.1 非均相反应及表面化学反应

--11.2.2 碳反应的半总包机理反应

-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型

--11.3.1 模型建立

--11.3.2 质量与组分守恒与表面化学动力学

--11.3.3 电路比拟与碳燃烧控制

--11.3.4 能量守恒

-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型

--11.4.1 模型建立

--11.4.2 组分守恒、封闭性和表面化学反应

-11.5 颗粒燃烧速度

--11.5 颗粒燃烧速度

-11.6 煤的热解及燃烧

--11.6 煤的热解及燃烧

-第十一章 固体燃烧--第十一章作业

第十二章 湍流燃烧入门(选修)

-12.1 概述

--概述

-12.2 湍流现象与描述

--湍流的现象与描述

-12.3 湍流尺度

--湍流尺度

-12.4 湍流模型

--湍流模型方法(1)

--湍流模型方法(2)

-12.5 湍流预混火焰

--湍流火焰速度

--湍流火焰结构与模式

--12.5.3 例题

--层流火焰折皱模式

--分布式反应区模式和漩涡小火焰模式

--火焰稳定

-12.6 湍流非预混火焰

--射流火焰

--火焰长度

-12.7 湍流燃烧小结

--湍流燃烧小结

课程总结

-课程总结

--课程总结

3.1.1传质概述笔记与讨论

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