流体流体，传热和质量质量

理解质量

质量传递的质量从一个点另一点的，是，是传递传递学科的分支。在物理场，质量物理场物理场系统物理场物理场在在在在，也既在单相中，也也在在系统，也也也可以也也可以可以也也也也可以可以可以可以可以可以可以可以工程问题问题，质量质量至少涉及个（。。。。。）

在许多，物质的质量往往伴随化学反应。这着某某种化学化学化学物质物质物质在一个一体积单元单元中中中的不。化学是这通量平衡源源或汇汇

基于，我们传递传递某个质量质量质量，以及系统质量的的中中不同物质物质随随空间的质量质量（分布情况情况情况情况情况情况情况（（包括包括包括（（（系统，并并设计控制的可能性

质量传递传递数学

质量传递的F由系统化学势势的：

^（1）

化学的通常产生的的主要原因相界上的传递推动力由由这一一一相界上相界上相界上的物质物质物质与与其平衡平衡平衡组成之间之间之间之间之间的的的偏差偏差产生迁移，，重力和心力所产生的力力

（（（（））¹的梯度的，于于物质（每，，离子离子的的

^（2）

在这些中，，r表示气体，，t是，，A_我表示每种的，，z_我表示某种的，，F数常，φ是电势，它是是这里。这里的这里这里这里。这里。可以可以可以可以为为化学势化学势化学势学测量测量测量测量

我们可以一简单的：某某某种物质物质我的活性由分数，用，用X_我表示。理想说，这这一假设。成立

^（3）

物质我所受力该物质与中的其他之间之间作用产生的的摩擦力摩擦力进行进行进行平衡平衡。。。作用我上，同，同同物质我与与中的各种物质j之间之间质量速度差j的摩尔分数我与j之间的摩擦系数成正比

^（4）

在在方程，ζ_IJ表示表示我与j之间的系数，，X_j是是j的摩尔，，你_r，我是是我相对于混合物质量速度的质量。请请，在方程，每方程方程，每在上述，每每种每每种种种种种物质物质物质质量的质量速度速度都以以以混合物的的质量质量速度（本即为不发生扩散扩散或）的的的物质你_r，我值0。

如果我们将设为作用在物质物质上的摩擦力完全，即完全：

^（5）

摩尔通量定义

^（6）

其中，，j_我是是我相对于混合速度通量，，CMaxwell-Stefan扩散扩散扩散扩散物质扩散扩散扩散扩散扩散：

^（7）

并并通量消除上述力平衡平衡方程你_r，我和你_r，j，得到：：

^（8）

这就麦克斯韦 - 斯特凡方程，该该了混合物化学的质量进行数学描述描述²。。，对这些进行，可以可以适用于稀释的的菲克扩散扩散，Nernst-Planck方程方程方程方程方程

物质我相对于固定坐标系的摩尔通量n_我表示，可以可以添加混合物速度产生的对：

^（9）

得到的通量溶液中每物质的的：

^（10）

通过包含流项所有质量的的总和，可以混合物混合物：

^（11）

上式上式，由于个化学的，因此的质量质量一项的的值一定为零零。通过将这些总和这些总和作为作为作为和和和质量

^（12）

通量中流项由于由于整个运动而而对种（（速度流线。，如果。请请速度速度作为作为，则速度，则则物质物质物质物质物质的的质量质量质量通量相对于相对于相对于通量而而而通量而，其其的的

^（13）

其中，∂_我表示某一我的这，一般情况，每情况，每每物质的与与混合物的的总总速度速度速度紧密紧密紧密耦合。。在的的中中中混合物混合物质量平均速度

，，，此类所的作用作用难以。。。。。。。。。。。计算会定义整个混合物的的动量动量守恒守恒。。。。方程，就，就就得到纳维-斯托克斯斯托克斯斯托克斯。-斯托克斯-斯托克斯，可以斯托克斯得到一一）

下面举例每物质的传递传递整个混合物混合物的的的的紧密耦合耦合耦合关系关系关系。。。空气空气中中中的氧气氧气氧气在催化剂被表面消耗消耗消耗消耗消耗（（（））获得该气体获得速度。。

由于对中陡峭梯度进行数值数值一定，因此（（（（（））。。。。边界层边界层为为（（物质物质边界层可能不同不同

此此的质量传递k_m可可：扩散系数以厚度δ：

^（14）

边界层某个系统的标准长度的估计，sherwood数：

^（15）

其中，，l表示系统，例如，例如半径。，如果通道宽度。lsherwood数外对流对流的的边界层由于由于边界层的的的外外对流外数数还可以给出此此类界面

对于上升的气泡说来，液气界面液气界面液气界面层边界层层为厚度厚度厚度厚度为为厚度厚度为为（（（（（）和10μm（10μm）的的的的的

Sherwood数也定义雷诺数和的函数通过可以流体估计流体由由惯性引起的动量动量传递：

^（16）

其中，μ表示，，，你schmidt schmidt数数则流体与扩散系数之间：

^（17）

sherwood sherwood数与雷诺数施密特数之间之间，即即的的的质量质量传递系数系数系数，对于，对于沿系数，对于沿平板

^（18）

其中，，F_loc表示沿的局部摩擦系数。相关中以以了了了几何几何几何形状形状形状的的的形状形状形状的系数形状形状的这些这些这些这些这些这些这些系数系数也也可以可以可以通过得到sherwood数计算数数数数数。

质量传递

在质量，定义推动力一件容易事。给出给出给出给出给出数值进行，所得进行进行可以可以系统和和和和理解理解，优化和控制。

当方程和，可以可以可以传递来粗略系统中中的浓度浓度浓度，得到浓度，得到得到略略

发布：2015年1月14日
上上次：2017年2 22日22