热质交换原理与设备 (6)-动量交换与热交换的类比在质交换中的应用.pdf
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1、2.5.3动量交换与热交换的类比在质交换 中的应用1雷诺类比 1874年,雷诺提出动量和热量传递存在类似性;假设动量和热量传递机理相同,普朗克数等于1时,动 量和热量传递存在类似性;建立了对流传热和摩擦阻力之间的联系(雷诺类比,以平板对流传热为例)St=-=-或 Nu=RePrRePr 2 2当Pr=l时Nu=-Re 2动量传输与质量传输之间的雷诺类似律将动量和热量传输的类比推广到质量传输可以得到5-Sh _Cfl-m Re.Sc 2C或 Sh=ReSc 2C当 Sc=l 时 Sh=Re2r 可以由动量传递中的摩擦系数来 求质量传递中的传质系数).雷诺类比的局限性雷诺类似律建立在一个简化模型基
2、础上,应用受到了很大的 限制。只有摩擦阻力而不包括形体阻力,只能用于不存在附面层分 离时才正确。2、柯尔本类似律%(C./2普朗特类似律l+5,C/./2(Sc-1)卡n类似律=_2_%1+5,Cf/2(Sc-l)+l n(l+5Sc)/60.6Sc 对流传热和对流传质的类比平板紊流传热1NMy=0.0296 PrH Re 丫X X_ 1而L=0.037 P 自 Re;L平板紊流传质1Sh=0.0296Sc-Rex_ 1=0.0375c1-Re/1 3=0.0395 PrRe光滑管紊流传热光滑管紊流传质iS/z=00395Sc 3.Re3、热、质传输同时存在时的类比关系 有质量、热量交换时,用
3、类比关系由传热系数力计算传质系 数万总 Pr数值的大小表示动量边界层和热量边界层厚度的相对关系;Sc准则数表示动量边界层和质量边界层的相对关系。Le反映热边界层与浓度边界层厚度关系的准则数;热、质传输同时存在时的类比关系/“二-Pr pCpk成立条件r2 2St-Pr3=Stm Sc1Sc 2 2St=St()3=St Le3PrhPCpUh 2=Le3 uhmh 3PCp0.6 Sc 2500,0.6 PrSc=0.60,Pr=0.70。1 Cl.试计算干空气的温度。解:求出单位时间单位面积上蒸发的水量为 m水=hm(Cw-C)水从湿球上蒸发带入空气的热量等于空气通过对流传热传给湿球的热量:
4、r(Pr)2/3 pCp Iscjh pcp ySc)tf 二(Cw-Cf)+tw(Pr/Sc)*=Q7/0.6)2/3=1.11 6=8.314kJ/(moIK)cwP 0.0187 xl O5w _ _T-8.314x103x289=7.562xl 0-4m(9/m3设。=0,水的分子量为18 g/mol,则-xl.l l xl 8x7.562xl 0-4+161.215x1,0045=31.60+16=47.602.6对流质交换的准则关联式2,6.1流体在管内受迫流动时的质交换管内流动着的气体和管道湿内壁之间,气体中某 组分能被管壁的液膜所吸收,或液膜能向气体蒸发,均属质交换过程,它和管
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