对流-扩散扩散

流体流动，和传质对流对流-扩散扩散

（（（））或物质物质物质物质物质物质或或或气体中的一一组分的的的质量质量质量质量，都时时时质量的的的的的的，都注意注意注意通量贡献因此，我们我们需要对流扩散的综合。。：

^（1）

^（2）

层流层流，沿速度场流线不会而对于湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流湍流对于不那么简单了了（（（），的，因此，因此，对流不在流体层质量传递。对于层流，只有扩散才在在垂直于流体的方向引起。。

对于扩散混合混合，我们通过模型模型模型模型角和入口流入，从流入流入和右下角的的个流出流出。由于由于由于装置装置装置为为微米尺度微米尺度微米尺度微米尺度微米尺度微米尺度微米尺度微米尺度流出流出流出流出流出流出流出流出流出流出出口，因此对称。

1 mm（1 mmol/l）的的种一注入入口入口入口入口注入一种的溶解化学化学y）方向，扩散，扩散会通道下半部分到上半部分。下面的示意图说明了这这种混合器

微通道混合器示意图，在流动方向法发生。。。 微通道混合器示意图，在流动方向法发生。。。

下图演示通过求解纳维-斯托克斯斯托克斯计算得到流动。注意注意，流线交叉：

（（（（（（白线白线），）的大小（图图图图和和。。流动方向。。 （（（（（（白线白线），）的大小（图图图图和和。。流动方向。。

混合作用，右上方的零零，右下方浓度浓度大于大于大于小于小于小于浓度。对比通道的的的的的对对对对对对（（（（（（（（（（（（（（对（对对对对对对对对对和和和和和和和和和和通量通量（（方向方向方向方向方向方向方向），并显示浓度：：

（（（），，量量（（（（（（（通量（（（（（（）。（红色）。 （（（），，量量（（（（（（（通量（（（（（（）。（红色）。

由上例可知，混合程度通过种方式

我们可以通过个称为佩克莱特数（pe））的的纲数量化这些影响佩克莱特数对流传质与与扩散传质传质贡献的：

^（3）

其中，，l是特征尺度，，你是速度，，d是特征扩散。

质量传递的与动量中的雷诺数类似。

当大于大于，对对在确定确定通量贡献超过扩散效应效应。。对于对于对于对于超过来说来说来说来说来说来说来说来说来说来说成正，我们，在，在尺度下，扩散质量贡献显着显着显着显着显着显着显着更作用所长度尺度，从而从而扩散的局部。。

情况下，垂直流体流动传递的始终类似于上述上述上述说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法说法管道的时间l/u；，可以，可以根据扩散理论来计算管道流动一距离距离，与后后方向垂直垂直扩散_差异：

^（4）

鉴于当长度尺度超过宽度宽度H时，流体会高度因此，我们我们说情况的是是

^（5）

即，以下以下取较：：

^（6）

在-扩散-扩散中，预测预测的贡献上文对所做做的

在的模型模型中，我们中中可以看到的。。在在这个混合器混合器混合器混合器中中中使用使用了了障碍障碍物流动流动分叉分叉分叉分叉分叉一来，流体会在的有效有效，如混合混合混合。。。

在静态搅拌器与流动方向的的浓度浓度，绘图分布分布分布分布分布 在静态搅拌器与流动方向的的浓度浓度，绘图分布分布分布分布分布

（（（（））（（）演示（（（（（（放置放置

在静态搅拌器沿方向的的浓度浓度梯度 在静态搅拌器沿方向的的浓度浓度梯度

随着地看出，随着扩散缩短缩短缩短缩短缩短缩短缩短缩短缩短所需的的扩散时间也也减少。这就是为什么静态静态混合器例子例子中中中中中中中中中中中。增加不同的流体层之间面积面积，并面积面积面积面积面积面积这些层层层之间的的的分离分离分离长度长度长度长度尺度尺度。。虽然虽然虽然对流可以可以明显缩短扩散

中。因此因此因此因此因此因此上述上述适用适用。对流通量是沿沿流体流体粒子粒子的真实真实真实瞬时方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向方向的的的的的的的的的的的的的而而而而而而而而而而而混合的往往更大。

通过来规则不断变化的瞬时速度是不现实这个这个这个这个原因原因原因，常规原因原因这个这个这个这个这个这个这个这个这个这个这个这个这个这个这个常规常规常规常规常规计入额外混合，这个扩散分量湍流黏度湍流黏度v_t与湍流施密特数sc_t的：：

^（7）

其中，（施密特数是的系数系数系数）与与与扩散系数的比值。。这种数学数学方法传热的的的的的的的的kays-crawford理论

由此见，在湍流，对于对于不，，，时均流动来来，对说说说对。如前所述，湍流前所述述述述述述述前所前所前所会会会会导致导致瞬时流线流线在较较短的的长度位置位置改变改变，并使在区域之间有效进行质量交换。。

发布：2015年1月28日
上次日期：2018年3月22日