對于一端固定的杠桿，當可動端A轉動時，固定端B也產(chǎn)生一定的彎矩，相當于近端的彎矩按一定的比例傳到了遠端，所以將固定端B彎矩與可動端A彎矩的比值稱為由可動端向固定端的傳遞系數(shù)，用CAB表示，即：CAB=MBA/MAB或MBA=CABMAB。MAB為端A的勁度系數(shù)。

而對于化學反應過程中會伴隨著物質和能量的變化，這就會產(chǎn)生能量和物質的傳遞過程，在計算時會用到傳質系數(shù)和傳熱系數(shù)，他們統(tǒng)稱為傳遞系數(shù)，影響傳遞系數(shù)的因素有很多。

中文名

傳遞系數(shù)

外文名

transmittance

拼音

chuán dì xì shù

類型

傳質系數(shù)和傳熱系數(shù)

計算公式

CAB=MBA/MAB或MBA= CABMAB。

應用

化學計算、能量傳遞計算

反映

傳遞過程阻力的大小

影響因素

顆粒幾何形狀、尺寸、反應條件等

簡介

傳遞系數(shù)反映了傳遞過程阻力的大小，實質上也就是圍繞催化劑顆粒外表面上層流邊界層的厚薄。溫度差和濃度差產(chǎn)生于層流邊界層的兩側。處理實際的濃度也做均一的假定。這實質上是假定層流邊界層的厚度處處相等，這樣的假設將相間傳遞問題作為一維問題來處理，使復雜的問題大為簡化而又保持足夠的近似。

傳遞阻力的大小對于傳遞速率的影響至關重要，阻力越大則傳遞系數(shù)越小。流體與固體顆粒間的傳質系數(shù)與顆粒的幾何形狀及尺寸、流體力學條件以及流體的物理性質有關。影響流體與顆粒間傳熱系數(shù)的因素同樣是這些。

計算

海洋熱通量的主要確定方法可大體分為渦動法、體積塊法和剩余法3種。渦動法是利用邊界層理論來分析海冰生消過程中冰水間的動量、熱量和鹽度的耦合過程，從而確定出海水對冰蓋的熱量傳遞；體積塊法主要是根據(jù)冰點和海水的溫差對海洋熱通量進行直接計算；剩余法則是通過海冰下表面處的熱量平衡來確定海洋熱通量口。在海冰數(shù)值模擬，尤其是海冰數(shù)值預報中，體積塊法應用最方便，它可以通過對水溫、流速的預測來對海洋熱通量直接計算。用體積塊法計算海洋熱通量的關鍵是對其中熱傳遞系數(shù)的確定，而不同研究者所確定的熱傳遞系數(shù)有很大的差異。

在對海洋熱通量的研究中，人們建立了幾種不同的體積塊計算方法。但大多數(shù)考慮了冰水間溫差、相對冰速以及海水定壓比熱容等因素，采用如下計算式：

式中：

為海洋熱通量；

為海水密度；

為海水定壓比熱容；

為冰水間的熱傳遞系數(shù)；

為海水和海冰的相對速度。

為海水溫度；

為冰點。

為計算上式中的熱傳遞系數(shù)，首先要確定海洋熱通量。根據(jù)能量平衡原理，海洋熱通量可由冰蓋底面的相變潛熱與冰內熱傳導的差值確定，對于薄冰還應考慮太陽輻射的影響，即：

式中：

為海冰密度；

為海冰融解潛熱；

為冰底面厚度變化率；

分別為海冰下表面的冰內傳導熱和太陽輻射量透射量。對于厚冰

，則不考慮

的影響，而在遼東灣海域，由于海冰較薄，

對冰下的融解率有顯著的影響。

分類

對于多相催化反應過程的第一步是反應物向催化劑顆粒外表面?zhèn)鬟f，這一步驟的速率可用下式表示：

（式1）

式中，

為傳質系數(shù)；

為顆粒的外比表面積；濃度差

為傳質過程推動力。對于定態(tài)過程，這一傳質速率應等于反應物

的反應速率

，有：

。

由于化學反應進行時總量伴隨著一定的熱效應（放熱或吸熱），因而在反應物向催化劑顆粒外表面?zhèn)鬟f的同時，必然產(chǎn)生流體與顆粒外表面間的熱量傳遞，進行放熱反應時，熱量從催化劑外表面向流體主體傳遞，吸熱反應則相反，此傳熱速率可用下式表示：

（式2）

式中，

為流體與顆粒外表面間的傳熱系數(shù)；

分別表示顆粒外表面和流體主體的溫度，此溫度差為傳熱推動力。放熱時

；吸熱時

。過程達到定態(tài)時傳熱量應等于反應放出（或吸收）的熱量，即：

（式3）

式1～式3為相間傳遞的基本方程。上述兩個傳遞方程都包含傳遞系數(shù)，即傳質系數(shù)

和傳熱系數(shù)

。

由傳熱和傳質的類比關系可知，用j因子的辦法來關聯(lián)氣固傳質和傳熱實驗數(shù)據(jù)最為合適。傳質j因子

和傳熱j因子

的定義為：

式中

和

分別為斯密特數(shù)和普蘭德數(shù)。

無論

還是

，均是雷諾數(shù)的函數(shù)，其函數(shù)形式與床層結構有關。例如，對于固定床

（式4）

上式應用范圍為

（式5）

應用范圍為

。上兩式中的雷諾數(shù)均系按顆粒的直徑來定義，即：

根據(jù)傳熱與傳質的類比原理有：

對比式4和式5可知，對于固定床，

的關系亦近似成立。正因為這樣，用j因子來關聯(lián)傳質和傳熱系數(shù)就顯出其優(yōu)越性，即可以由傳熱系數(shù)推算出傳質系數(shù)，反之亦然。特別是前者更為重要，因為氣固相間的傳熱實驗測定較之傳質實驗要來得準確，相對來說也較為容易。但是也有些文獻報道固定床的

相差較大。

由

的關聯(lián)式4可知，傳質系數(shù)

將隨質量速率G的增長而變大，從而也就加快了外擴散傳質速率；反之，質量速率下降，外擴散傳質阻力變大，甚至會成為過程的控制步驟。

實際生產(chǎn)中，在條件允許的前提下，力求用較大的質量速率以提高設備的生產(chǎn)強度，故屬于外擴散控制的氣固催化反應過程不多。硝酸生產(chǎn)中的鉑網(wǎng)催化劑上的氨氧化反應屬于外擴散控制，造成此種情況的原因有二：一是反應溫度高達

，本征反應速率很快，所謂本征反應速率是指不存在內外擴散影響時的多相催化反應速率；二是加大氨空氣混合氣的質量速率會導致鉑網(wǎng)的機械摩擦損失增加。在氣固非催化反應中，例如炭的燃燒，則由于在高溫下的燃燒反應速率很快，常常是屬于外擴散控制。

影響因素

經(jīng)過長期的探索和對生產(chǎn)實踐進行總結。發(fā)現(xiàn)影響傳遞系數(shù)

的主要因素有攪拌功率、空氣流速、發(fā)酵液的物理性質、泡沫狀態(tài)、空氣分布器形狀和發(fā)酵罐的結構等。總結出了

與攪拌功牢、空氣流速、發(fā)酵液理化性質等因素之間的關系，可用下述的經(jīng)驗公式表示：

（式6）

式中

——單位體積發(fā)酵液實際消耗的功率（指通氣情況下，

）；

K——罐體垂直方向的空氣直線速度（m/h）；

——發(fā)酵液表觀黏度（Pa

·

S）；

——指數(shù)，與攪拌器和空氣分布器的形式等有關，一般通過實驗測定；

K——經(jīng)驗常數(shù)

（一）攪拌功率的影響

1．攪拌的作用①使發(fā)酵罐內的溫度和營養(yǎng)物質濃度達到均一，使組成發(fā)酵液的三相系統(tǒng)充分混合；②把引入發(fā)酵液中的空氣分散成小氣泡，增加了氣一液問的傳質面積，提高

值；③增強發(fā)酵液的湍流程度，降低氣泡周圍的液膜厚度和流體擴散阻力，從而提高氧的傳遞速率；④減少菌絲結團，降低菌絲叢內擴散阻力和菌絲叢周闈的液膜阻力；⑤可延長窄氣氣泡在發(fā)酵罐中的停留時間，增加氧的溶解量。

2．影響攪拌功率的因素當流體處于湍流狀態(tài)時，單位體積發(fā)酵液所消耗的攪拌功率才能作為衡量攪拌程度的可靠指標。實驗測得公式6中的指數(shù)α的值為

。在攪拌情況下，當發(fā)酵液達到完全湍流（即雷諾準數(shù)

時），此時的攪拌功率P為：

（式7）

式中d——攪拌器直徑（m）；

n——攪拌器轉速（

）；

ρ——發(fā)酵液密度（

）；

P——攪拌功率（kW）；

K——經(jīng)驗常數(shù)，隨攪拌器形式而改變，一般由實驗測定。

公式7在不通氣和具有全擋板條件下的攪拌功率計算式，當發(fā)酵液通入空氣后，由于氣泡的作用降低了發(fā)酵液的密度和表觀黏度，所以通氣情況下的攪拌功率僅為不通氣時所消耗功率的

。

3．攪拌功率對

的影響由式7可知，攪拌器直徑的增加及攪拌轉速的增加，都會引起攪拌功率的增加，

也隨之增加。工業(yè)化生產(chǎn)中，由于發(fā)酵設備的幾何尺寸基本固定，因此通常采取提高攪拌轉速的方式來增加發(fā)酵液巾的溶氧濃度值得注意的是如果攪拌速度過快，由于剪切速度增大，會對菌絲體造成一定程度的損傷，影響菌絲體的正常代謝，同時也會造成能源的浪費。

（二）空氣流速的影響

從式6看出，

隨空氣流速的增加而增加，指數(shù)β約為

，隨攪拌器的形式而異。當空氣流速增加時，隨著發(fā)酵液中的空氣增多、密度下降，使攪拌功率下降。當空氣流速增加到某一值時，由于空氣流量過大，通人的空氣不經(jīng)過攪拌葉的分散，而沿著攪拌軸形成空氣通道，空氣直接逸出發(fā)酵液，此時攪拌功率不再下降，此時的空氣流速稱為“氣泛點”（flooditlgpoint），此時

也不再增加。

（三）泡沫的影響

在發(fā)酵過程中，由于通氣和攪拌的作用引起發(fā)酵液出現(xiàn)泡沫。在黏稠的發(fā)酵液中形成的流態(tài)泡沫比較難以消除，影響氣體的交換和傳遞。如果攪拌葉輪處于泡沫的包圍之中，也會影響氣體與液體的充分混合，降低氧的傳遞速率。

（四）空氣分布器形式和發(fā)酵罐結構的影響

在需氧發(fā)酵中，除了攪拌可以將空氣分散成小氣泡外，還可用鼓泡器來分散空氣，提高通氣效率。試驗表明，當空氣流量增加到一定值時，有無鼓泡器對空氣的混合效果無明顯的影響。此時，空氣流量較大，造成發(fā)酵液的翻動和相流，對空氣起到了很好的分散作用。鼓泡器只是在空氣流速較低的時候對空氣起到起的分散作用。此外，發(fā)酵罐的結構，特別是發(fā)酵罐的高與直徑的比值，對氧的吸收和傳遞有較大的影響。