1.1　质量守恒方程及其封闭

对于在低雷诺数流动无湍流时的传质过程，传质组分的质量守恒方程如下：

　　（1-1）

式中，c为组分n的瞬时质量浓度；为流体的i向流速（ii，j，k）；为组分n的质量通量；D为组分n的分子扩散系数（它由物质性质状态决定）；为组分n的瞬时传质源项。在式（1-1）中，浓度是标量。需要说明，组分浓度也常表示为质量分数，此时c_m与c的关系为，其中，为混合物的密度（单位为kg·m^-3）。

大量化工传质过程，如精馏与吸收等，都是在湍流情况下进行，由于组分浓度是存在于流体中，故流速及浓度均有脉动，其数值都是瞬时的。

瞬时的组分浓度c为时均值C与脉动值之和，即：

　　（1-2）

将其代入式（1-1），并注意到：

或

经过时均后，时均化的组分质量守恒方程可表示为：

　　（1-3）

式中，左边是组分平均浓度在时间和平均运动轨迹上的增长率；右边第一项为组分平均浓度的分子扩散；右边第二项为湍流脉动中输运组分浓度脉动的梯度，它是组分浓度脉动的湍流输运项。式（1-3）中出现了一项脉动速度与脉动浓度乘积的平均值（单位为kg·m^-2·s^-1），故可称为脉动质流（或更确切地称为脉动质量通量），但由于它与雷诺平均方程中的雷诺应力及雷诺热流相似，故也可称为雷诺质流。为了名称一致，本书取名后者。可以看出，式（1-3）中有的3个未知量（即、、）和的3个未知量（即、、）以及C，共有7个未知量，其中未知量可由计算流体力学方程组求出，还余下和共4个未知量。由于C为标量，从式（1-3）只能够写出3个方程，故不能求解，即不能预测浓度分布。因此式（1-3）的求解，即该式的封闭，就成为解决湍流传质浓度计算的关键。解决式（1-3）封闭的途径可能有以下两个：一个途径是采用目前常用的传统方法，其中又分为特征数模型和示踪剂实验模型；另一个途径是采用计算传质学的方法，其中又分为两方程模型和雷诺质流模型。

这些模型将分别在下面各节中介绍。