传递现象.ppt

我们所说的传递现象是什么? 第十二单元 Before reading the text, try to answer the following questions: 1. What are the three research areas of transport phenomena? 2. Why should engineers study transport phenomena? 3. Do you think that all problems can be solved by the methods of transport phenomena? 传递现象是对三个经典的工程科学领域的系统、统一研究赋予的名称:( 1 )能量或热量传递,( 2 )质量传递或扩散,( 3 )动量传递或流体力学。当然,热量和质量传递常常发生在流体内,也正因为这个原因一些工程教学者更愿意将这些过程包含在流体力学的教学(范畴)中。但是由于传递现象还包括固体内的热传导和扩散,因此本课题实际上要比流体力学的范围还广。它与流体力学的区别还在于传递现象研究利用了用来描述热量、质量和动量传递过程的公式之间的相似性。这些所谓的类比常常可以关联发生传递的物理现象中的相似性。这样理解了一种传递现象就可以理解另一种传递现象。因此,如果微分方程和边界条件相同,只要其中一种过程找到解决方法,只要改变命名,就可以用来解决其他传递过程的问题。但是必须强调,尽管传递过程之间存在相似之处, 但仍然还有重大不同,尤其是在动量传递(矢量) 和热量或质量传递(标量)之间。无论如何,系统研究传递过程之间的相似性便于区分和理解它们之间的不同。 True and False 1. Transport phenomena is of wider scope than fluid mechanics. ( ) 2. Momentum transport is a scalar while heat and mass transport are vectors. ( ) 3. Study of transport phenomena employs the similarities between the equations of heat, mass, and momentum transport.( ) 我们如何接近主题? 为了展示传递过程之间的类似性,我们将同步研究每一个过程—而不是先研究动量传递,然后是能量传递,最后是质量传递。除了加深理解,不使用其它教科书中的顺序法的另一个原因是:在这三种过程中,动量传递研究中的概念和方程对初学者来说最难理解和使用。因为没有之前的动量传递知识就不可能全面涵盖热量和质量传递,因此人们总是被迫按顺序先接触最难的课题(动量传递)。另一方面,如果把它们同时研究,用熟悉的热量传递做参考,动量传递也变得易懂了。而且同步研究可以先研究简单的概念,然后接近更难和更抽象的概念。一开始我们可以关注所发生的物理现象而不是数学过程和表示法。例如我们将先研究一维传递现象因为它不用矢量符号就可以处理,而且我们常常只需要用普通的微分方程而不是难解的偏微分方程就可以解决。许多现实的传递现象问题可以用一维模型解决这一事实也证实了这种做法的合理性。 True and False 1. In serial approach, mass transport is studied first, then momentum, finally heat transport. ( ) 2. One-dimensional transport can be treated with ordinary differential equations.( ) 3. All the practical problems of transport phenomena can be solved by one- dimensional models. ( ) 为什么工程师们应该研究传递现象? 由于传递现象学科与研究某种自然定律有关,所以有些人将其划分为工程分支。因此那些从事经济规模设计和工厂与设备操作的工程师最应该问传递现象在现实中究竟有多大价值的问题。通常对这些问题有两种类型的答案。第一种要求人们能识别发生在许多种工程设备中的热量传递,质量传递和动量传递,如换热器,压缩机,核反应器和化学反应器,加湿器,空冷器,干燥器,精馏塔和吸收塔。