第3章 傳熱傳質(zhì)問題的分析和計算2

第3章傳熱傳質(zhì)問題的分析和計算3.1動量、熱量和質(zhì)量傳遞類比3.2對流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式3.3熱量和質(zhì)量同時進(jìn)行時的熱質(zhì)傳遞3.4傳質(zhì)應(yīng)用舉例第2節(jié)對流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式2.1流體在管內(nèi)受迫流動時的質(zhì)交換2.2流體沿平板流動時的質(zhì)交換2.1流體在管內(nèi)受迫流動時的質(zhì)交換由傳熱學(xué)可知，在溫差較小的條件下，管內(nèi)紊流換熱可不計物性修正項，并有如下準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：管內(nèi)流動著的氣體和管道濕內(nèi)壁之間，當(dāng)氣體中某組分能被管壁的液膜所吸收，或液膜能向氣體作蒸發(fā)，均屬質(zhì)交換過程。相關(guān)計算可類比于管內(nèi)受迫流動換熱。Nu=0.023Re0.8Pr0.4通過大量被不同液體潤濕的管壁和空氣之間的質(zhì)交換實驗，吉利蘭（Gililand）把實驗結(jié)果整理成相似準(zhǔn)則并表示在圖中。Sh=0.023Re0.83Sc0.44

其相應(yīng)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式為：應(yīng)用范圍：2000＜Re＜35000，0.6＜Sc＜2.5注：定型尺寸是干壁內(nèi)徑，速度為管內(nèi)平均流速，定性溫度取空氣溫度。相比紊流換熱：關(guān)聯(lián)式只在指數(shù)上稍有差異。林頓（Linton）和舍伍德（Sherwood）提出的關(guān)聯(lián)式：Sh=0.023Re0.83Sc1/3

應(yīng)用范圍：

2000＜Re＜700001000＜Sc＜2260用類比律來計算管內(nèi)流動質(zhì)交換系數(shù)：由于：Stm·Sc2/3=f/8采用布拉休斯光滑管內(nèi)的摩阻系數(shù)公式：f=0.3164Re-1/4整理則可得：2.2流體沿平板流動時的質(zhì)交換相應(yīng)的質(zhì)交換準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)為:回顧傳熱學(xué)中對邊界層的理論分析，得到沿平板流動換熱的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式，當(dāng)流動是層流時：Nu=0.664Re1/2Pr1/3Sh=0.664Re1/2Sc1/3

應(yīng)用范圍：Re＜5×1050.6＜Sc＜2500Sh=(0.037Re0.8-870)Sc1/3

當(dāng)流體是紊流時,換熱的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式為:Nu=(0.037Re0.8-870)Pr1/3相應(yīng)的質(zhì)交換準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式是：應(yīng)用范圍：

5×105＜Re＜1070.6＜Sc＜2500定型尺寸是用沿流動方向的平板長度L，速度u用邊界層外的主流速度。計算所得的hm是整個平板上的平均值。對于沿其他形狀的物體表面的對流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式，如：圓球、圓柱以及橫掠管束等情形也都可以參考相應(yīng)的傳熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式。

例2-10試計算空氣沿水面流動時的對流質(zhì)交換系數(shù)hm和每小時從水面上蒸發(fā)的水量。已知空氣的流速u=3m／s，沿氣流方向的水面長度L=0.3m，水面的溫度為15℃,空氣溫度為20℃，空氣總壓力為1.013×105Pa，其中水蒸氣分壓力p2=701Pa，相當(dāng)于空氣的相對濕度為30％。

例2-11一游泳池寬6m、長12m，暴露在25℃、相對濕度為50％的大氣環(huán)境中，風(fēng)速為2m/s，風(fēng)向與泳池長邊方向平行。假設(shè)水面與池邊在一個水平面上，求每天池水的蒸發(fā)量。假定：（1）穩(wěn)態(tài)條件（2）水面光滑并忽略空氣主流中的湍流效應(yīng)（3）傳熱、傳質(zhì)比擬條件成立（4）自由流中水蒸氣可當(dāng)作理想氣體

例2-12在