当前课程知识点:燃烧理论 > 第三章 传质引论 > 3.1 传质概述 > 3.1.1传质概述
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
-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
-1.3 燃烧科学发展简史
-1.4 燃烧科学的研究方法
-1.5 课程的结构
-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
--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
--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
-3.1 传质概述
-3.2 传质理论基础
-3.3 传质应用实例
-3.4 小结
-第三章 传质引论--第三章作业
-4.1 概述
--概述
-4.2 总包反应与基元反应
-4.3 基元反应速率
--其他基元反应
-4.4 多步反应机理的反应速率
--净生成率
--稳态近似
--单分子反应机理
--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)
-4.7 小结
--小结
-第四章 化学动力学--第四章作业
-5.1 概述
--概述
-5.2 H2-O2系统
--H2-O2系统
-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
-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
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 定压-定质量反应器
-6.3 定容-定质量反应器
-6.4 全混流反应器
-6.5 柱塞流反应器
-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
-7.1 概述和总质量守恒
-7.2 组分质量守恒
-7.3 多组分扩散(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
-7.6 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
-8.1 概述及物理描述
-8.2 层流火焰分析
-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素
-8.4 熄火、可燃性和点火
-8.5 火焰稳定及小结
-第八章 层流预混火焰--第八章作业
-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
-9.4 简化理论描述
--概述
--守恒标量
--状态关系式
-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度
--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
-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
--温度分布
--液滴表面能量守恒
--火焰面处能量守恒
--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
--总守恒方程
--例题
-10.5 小结
--小结
-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业
-11.1 概述及燃煤锅炉
-11.2 非均相反应
-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型
-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型
-11.5 颗粒燃烧速度
-11.6 煤的热解及燃烧
-第十一章 固体燃烧--第十一章作业
-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
-12.5 湍流预混火焰
--湍流火焰速度
--层流火焰折皱模式
--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