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3.4.1液滴质量守恒+小结在线视频

3.4.1液滴质量守恒+小结

下一节:概述

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3.4.1液滴质量守恒+小结课程教案、知识点、字幕

通过学习传质

不仅液面

还有液滴的蒸发速率

我们生活中

存在的蒸发现象

我们都可以精确的预测出来

它的蒸发的通量

乘以面积就是蒸发速率

这样的话我们想

液滴在蒸发的过程中

它是逐渐被消耗的

所以

我们可以写一个微分形式

就是液滴的质量

比dt

等于它的蒸发速率

再乘个负号

就是

在单位时间内

蒸发的越多

质量减少的就会越多

这个方程

大家可以看到是比较简单的

这个时候我们又想

蒸发速率它的函数是

4πrsρD

ln 1加它的传递数

也就是它的浓度差

梯度的ln函数

这个式子我们怎么理解

首先我们想

蒸发速率是和液滴的

几何尺寸

比如直径或半径 是有关系的

第二 液滴蒸发的两个参数

像ρ和D 就是它的扩散系数

是有关系的

然后就是浓度差的ln函数

这个蒸发速率

它是和粒径的一次方有关系

而质量减少

是和粒径的多少有关系

我们都知道

质量等于ρ乘以V

V是粒径的三次方

所以它是三次方

而蒸发速率是一次方

这样的话

把它们带进去发现

液滴的二次方对时间的导数

等于ρD除以液体的密度

然后再乘以ln的浓度差函数

我们发现这个函数

和液滴的直径没有关系

所以我们把它当做

一个蒸发常数K

这个时候我们就发现

液滴的减少

它的斜率是一个恒定的K

是不随直径变化的

这就是我们所说的D方定律

通过D方定律

我们知道液滴的蒸发

是沿着D的二次方

一个常数减少的

我们可以知道液滴的初始直径

等它全被蒸发完

通过这个积分

我们就可以得到液滴的寿命

这个液滴的寿命就是td

液滴

等于液滴的初始直径D方

除以蒸发常数K

我再次强调一下

K跟液滴的粒径没有关系

它只取决于扩散系数这些参数

和液滴的物性参数 还有浓度差

通过D方定律

我们想

通过

这么多假设的式子

算出来一个理论模型

是不是成立呢

在过去做了大量的实验

通过这个图我们可以看出来

在这个图上

除了初始的

过渡过程之外

整体上液滴的减少

通过实验可以发现是

沿着D方来减少的

这就是我们说的D方定律

在最后我们想

在上节课我问同学一个问题

不知道同学还记得不记得

就是我们做液滴蒸发模型的时候

假设液滴蒸发的分子

就是蒸汽分子

在空间的时候

它的菲克扩散定律

是一个稳态的

不是随时间导数变化的

这个时候我们就想

它的物理条件是什么

上节课我留个大家(这个问题)

我们可以看液滴的寿命

是液滴初始的直径除以K

而在更前面的课程中

我们还讲到

气相的扩散时间

等于长度的平方

除以它的扩散系数DAB

我们可以看K和DAB的关系

通过蒸发常数的定义式发现

要相差上千倍

至少差一个量纲以上

所以

液滴在蒸发的过程中

根据液滴寿命的时间

认为在每一个蒸发的时刻

都是稳态的

这样的话我们就知道了

液滴的寿命求解

以及稳态假设条件也是对的

最后让我们对整个课程

来进行一下回顾

首先在这个课程中

我们讲到了什么是传质

我这里拿一支香水

你那里闻到了

虽然我也不用扇子

空间没有对流

你还是闻到了(香味)

在1855年

菲克最早提出了菲克扩散定律

来准确地预测这个过程

而菲克扩散定律

需要注意的是什么

就是初衷是建立一个扩散通量

和浓度差的关联

这是他发现了这个问题

是浓度差

造成了它的扩散通量

但是在菲克扩散定律中

我们必须要谨记

浓度差带来的扩散通量不是全部

因为有浓度差之后

气体整体上

就发生了流动

我们必须把整体流动的那一项

乘以它的质量分数

作为对流量

在这个式子中我们也发现

质量通量除以密度

就是体积通量

也就是速度

就是只要有浓度差

就会带来速度

就会带来对流

所以对流项的理解

是整个菲克扩散定律

关键中的关键

进而我要提示大家

需要特别注意的问题

Stefan流

而所有的蒸发

不论是液面 不论是液滴

以及河川海洋的蒸发

它是一个Stefan流的问题

就是液滴的水分子

在空间的扩散

既有对流通量扩散通量

而空气分子的总通量是0

也就是说对B类物质的

它的对流通量和扩散通量相加

是等于0的这个事实

我们怎么从物理的内涵

更深的理解它

进而我们去做了液滴的蒸发

液滴

蒸发的过程是沿着D方定律

液滴寿命跟D方定律的关系

也是我们需要了解的一个重点

以及液滴的蒸发过程中

和液面蒸发的过程中

稳态假设的条件到底是什么

这都是同学们在课下

需要认真复习的

这堂课就讲到这里 谢谢大家

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

3.4.1液滴质量守恒+小结笔记与讨论

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