
【化】 j-D-factor
send
character; matter; nature; pawn; pledge; quality; question; ******
【医】 mass; massa; quality; substance; substantia
【经】 guilder
factor; gene
【化】 factor
【医】 factor
在化工与传质领域,传质j因子(Mass Transfer j-Factor)是一个关键的无量纲参数,用于关联传质速率与流体动力学条件。其定义基于Chilton-Colburn类比理论,将传质过程与动量传递进行类比,简化复杂系统的计算分析。
传质j因子(记为 ( j_D ))的经典定义为: $$ j_D = frac{kc}{v{infty}} mathrm{Sc}^{2/3} $$ 其中:
类比关系
j因子通过Chilton-Colburn类比关联传质与摩擦阻力:
$$ j_D = frac{f}{2} $$ 其中 ( f ) 为范宁摩擦因子(Fanning friction factor),表明湍流条件下传质阻力与流体剪切力的内在联系。
工程应用价值
在填充床、管流等系统中,j因子可用于预测传质系数,避免直接求解复杂边界层方程,显著简化反应器或分离设备的设计。
Bird, R. B., Stewart, W. E., & Lightfoot, E. N. (2007). Transport Phenomena (2nd ed.). John Wiley & Sons. (第21章详述j因子推导)
Perry, R. H., & Green, D. W. (2008). Perry's Chemical Engineers' Handbook (8th ed.). McGraw-Hill. (第5篇提供j因子关联式图表)
Dwivedi, P. N., & Upadhyay, S. N. (1977). Particle-fluid mass transfer in fixed and fluidized beds. Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, 16(2), 157–165. (讨论j因子在非均相系统的适用性)
参数 | 符号 | 定义式 | 物理意义 |
---|---|---|---|
传质j因子 | ( j_D ) | ( frac{k_c}{v} mathrm{Sc}^{2/3} ) | 传质与动量传递的类比强度 |
传热j因子 | ( j_H ) | ( frac{h}{rho c_p v} mathrm{Pr}^{2/3} ) | 传热与动量传递的类比强度 |
施密特数 (Sc) | ( mathrm{Sc} ) | ( frac{mu}{rho D} ) | 动量扩散与质量扩散之比 |
普朗特数 (Pr) | ( mathrm{Pr} ) | ( frac{c_p mu}{k} ) | 动量扩散与热扩散之比 |
注:以上文献可通过学术数据库(如SciHub、Google Scholar)检索原文,或查阅高校图书馆馆藏资源。
传质j因子(j-D factor)是描述传质过程中动量、热量与质量传递类比关系的无因次参数,主要用于简化对流传质系数的计算。以下是其核心要点:
传质j因子(通常记作 ( j_M ) 或 ( j_D ))由奇尔顿(Chilton)和柯尔本(Colburn)提出,反映了传质与流动阻力(如摩擦系数)的关联性。其物理意义在于通过雷诺数(( Re ))、施密特数(( Sc ))等参数,将传质速率与流体动力学特性联系起来。
传质j因子的表达式为: $$ j_M = St' cdot Sc^{2/3} $$ 其中:
公式适用于 ( 0.6 < Sc < 3000 ) 的流体,广泛用于化工、环境工程等领域的传质过程模拟。
英文翻译为j-D factor,需注意与遗传学中的“遗传因子”(基因)区分。
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