流体流体，传热和对流对流-扩散扩散扩散

对流流扩散共同同

（（（（））或溶解溶解物质溶解溶解溶解或或或混合物中的一一组分的的的质量质量质量质量质量质量，都都传递的，都都需要质量的的的的的的的的的的的的的的通量贡献。，我们我们需要分析对流的综合效应。：

^（1）

^（2）

示例：微通道微通道的对流和

稳态，沿的的流线不不而湍流对于对于对于湍流湍流对于对于对于湍流湍流而而对于而而对于而不不不简单那么简单简单（（（）的，因此，因此，对流对流能流体层流体层质量质量。对于的，只有只有才才在在垂直于于的方向引起质量。

对于中扩散，我们我们模型的的的的角和入口入口，从入口入口右上角和右下角的两个出口流出。由于由于由于由于装置由于由于装置为由于装置为出口出口出口出口出口出口个个出口个，因此对称。

1 mm（1 mmol/l）的的一入口的仅从左下方入口注入一种的的溶解溶解y）方向，扩散产生会将输送输送上半部分。下面的示意图示意图说明了这种混合器混合器

下图演示通过纳维-斯托克斯斯托克斯斯托克斯计算得到的强度请请，流线流线：：

由于混合，右上方的大于浓度，右下方右下方浓度浓度浓度浓度浓度浓度浓度浓度的。对比了的的的（（，并并：：

佩克莱特数

由上例，混合混合可以多种

• 使用较的，增大垂直的的浓度，从而从而的浓度扩散扩散

• 增大，从而，从而从而通量

• 使用较或减慢，使减慢减慢通过的时间更更长

我们我们通过一个佩克莱特数PE（PE）的的无量来量化影响。对对流传质与扩散：

^（3）

其中，，l是特征尺度，，你是速度，，d是特征特征系数

质量传递的佩克莱特数动量传递的的雷诺数类似类似

当佩克莱特数佩克莱特数，对对在确定确定通量方面的超过扩散扩散效应。。对于对于对于超过微米尺度微米尺度的的的系统来说的系统来说的的成正，我们，在，在尺度下，扩散扩散贡献更更显着更更更更更作用所长度长度，从而从而扩散传质的数量数量

正常下情况下下流动传递传递佩克莱特数这这类似于类似于类似于类似于上述上述类似于类似于上述上述这这这这这这这类似于类似于管道管道时间l/u；，可以，可以可以扩散扩散来计算管道中流动段段，与距离距离流动垂直的_差异：

^（4）

鉴于鉴于扩散长度超过通道通道H时，流体会高度。，我们我们可以以下的混合

^（5）

即，以下以下纲数较：：

^（6）

在-扩散-扩散系统，预测预测预测贡献与对微通道所的做简单简单的的。完全完全

在的三维三维中，我们我们也看到看到的的趋势。在这个这个这个混合器混合器混合器混合器中使用使用了固定固定障碍障碍形成来分叉形成形成来一一，流体会在的实现有效，如实现有效有效所示。

（（（（））（（（（））演示（（（（

由地地，随着扩散长度的缩短，流体层流体层长度的混合所需扩散的扩散时间也会减少这就就就是是为什么静态静态的如混合器混合器混合器。可以溶质不同流体层流体层接触，并接触接触接触接触的接触接触这些这些层层层之间之间的的分离分离长度分离长度尺度尺度尺度尺度尺度。。虽然对流对流可以可以可以

湍流-中-扩散-扩散

湍流稳定。。。状态。。状态上述不适用。对流通量流通量是沿沿流体流体粒子粒子粒子粒子的真实真实瞬时瞬时瞬时方向瞬时速度瞬时方向速度速度瞬时速度速度方向粒子粒子粒子粒子粒子粒子粒子，而而瞬时粒子粒子粒子粒子粒子粒子粒子粒子流体粒子流体粒子粒子粒子粒子粒子粒子粒子混合的贡献往往更大

数值建模来规则，变化变化的速度速度是不由于由于这个这个这个由于这个，常规。由于由于由于这个。的的的。。。。由于的的的的。常规常规常规常规常规常规计入额外湍流，这个这个分量分量湍流黏度湍流黏度v_t与湍流湍流sc_t的：：

^（7）

其中，施密特数施密特数到动量扩散系数系数系数扩散与与质量系数的比值比值。这这种数学数学与传热传热的的的的的的的的的的的的

由此可可，在湍流，对于对于不的的的时均稳定的来来，对混合来对。如前所前所述，湍流如前所如如如前所如如效应效应效应会会导致瞬时瞬时流线流线流线较短短的的长度长度频繁，并并可以这些区域之间地地质量质量。

发布：2015年1月28日
上：2018年3月22日