对传递过程的量化研究，往往要依靠传递过程所遵循的一些基本物理规律，建立相应的数学模型（等量关系组），再通过数学方法分析求解工艺设计参量。传递过程所遵循的基本规律都为大家所熟悉，如质量守恒定律、能量守恒定律（热力学第一定律）和动量守恒定律（牛顿第二运动定律）。除了极小尺度（如核物理）和极宏大尺度的宇宙演化过程，这些基本规律已经得到普遍认同，完全适用于传递过程所涉及的不同尺度。

传递过程涉及的变量很多，仅凭借以上基本规律不足以求解问题，为此需要一些现象方程（又称本构方程、辅助定则），如牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律。这些现象方程消除了模型中一些难以直接测量的过程参量，如流体剪应力、热传导的通量"、扩散传质的通量，同时引入一些便于测定的流体性质参量，如粘度、导热系数和扩散系数。

传递过程的规律，根据欲解决问题的需要，可以在不同大小范围进行分析研究。不同尺度上的传递是相互紧密联系的，一种尺度上的规律是理解下一级更大尺度上传递现象的基础。《化工原理》在设备尺度上研究传递过程的不同操作单元，讨论操作单元内流体平均运动引起的传递。这种方法通常只考虑流体在主运动方向上流动参数的变化，即限于一维运动；本课程将在流体微团尺度分析传递过程，帮助读者详尽地了解传递规律，不仅可以更好掌握以前接触的操作单元的原理，同时也可以迅速理解化工新技术蕴含的操作单元的运行规律；对于传递性质的认识，如混合物粘度、导热系数和扩散系数的变化规律，目前仍在分子尺度上，运用统计力学和分子动力学模拟进行研究，相关领域（称为分子工程）已经取得许多重要结果。

依据质量守恒、能量守恒和动量守恒原理，对设备尺度范围进行的衡算称为总衡算或宏观衡算；对流体微团尺度范围进行的衡算称为微分衡算或微观衡算。进行衡算时必须确定一空间范围，这一衡算的空间范围称为“控制体”，包围此控制体的边界面称为“控制面”。控制体的大小、几何形状的选取则根据流体流动情况、边界位置和研究问题的方便等来确定。

总衡算的控制体为一宏观的空间范围，依据守恒原理对某设备或其代表性部分进行传递规律研究。总质量衡算依据质量守恒定律，探讨控制体进出口流股的质量变化与内部流体总质量变化的关系，可以解决工程实际中的物料衡算。总能量衡算依据能量守恒定律，探讨控制体进出口及环境状态，能量变化与内部总能量变化的关系，计算能量转换及消耗。总动量衡算依据动量守恒，分析控制体进出口流股的动量变化与内部动量变化，以了解设备的受力作用。关于总衡算，在一些前修课程已多有接触，具体也可参阅有关著作。

由于进行总衡算时，无需知道控制体内部的细节，所以它无疑是有力的工具。但正是由于这一点，妨碍了它被用来对控制体内部详细情况的研究。总衡算的特点在于，通过控制体外部（进出口及环境）各物理量的变化来考察控制体内部物理量的总体平均变化，而对控制体内部逐点的详细变化规律无法得知。例如流体流过管截面的流速情况，总质量衡算只能解决主体平均流速问题，而截面上各点的速度变化规律（速度分布）则无法求解。进一步探讨动量、热量和质量传递规律问题，必须在流体微团尺度的控制体进行微分衡算，导出微分衡算方程，然后在特定的边界和初始条件下将微分方程求解，才能得到描述流体流动系统中每一点的有关物理量随空间位置和时间的变化规律。在进行微分衡算时，微元体积总是在单相内切取，在应用中也仅到相边界为止。

微分衡算是在流体任一微分体积单元即微元体中进行，故又称微观衡算。微分衡算所依据的物理定律与总衡算一样，微分质量衡算依据质量守恒原理；微分能量衡算依据能量守恒即热力学第一定律；微分动量衡算依据动量守恒即牛顿第二运动定律。微分衡算是研究传递过程的重要方法，在以后的学习中应认真体会，熟练掌握。

在传递过程中，依据守恒原理，将运用微分衡算方法推导出微分连续性方程、微分能量方程、微分运动方程和微分对流扩散方程，这些方程统称为变化方程。变化方程和现象方程（牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律）构成传递过程理论计算的基本方程。

变化方程作为概括传递过程规律的一般性方程，不可能直接求解，需要首先根据具体的传递现象进行化简。它要求人们对所研究的对象必须有深刻的了解，特别是，对于传递现象物理意义的理解非常重要，这是化简变化方程的关键。通常可以依靠实验、观察，对被研究的对象进行具体分析，分析哪些是主要影响因素，哪些是次要因素，然后抓住主要因素忽略次要因素进行合理的简化和近似。

简化后的变化方程的求解需要各种数学工具，如微积分、数理方程等知识。高速电子计算机的出现，以及—系列有效的近似计算方法(如有限差分法、有限元法等)的发展，使数值计算在传递过程研究中成为重要意义的研究方法，处理较为复杂符合实际的过程，由此产生了计算流体力学、计算传热学和计算流体混合等新的学科分支。

通过数理解析方法，运用基本方程可以解析传递过程的规律，这是对传递过程进行量化的最重要方法，也是本课程的主要学习内容。读者在学习中要重视严谨的数学表述的重要性，学习解析法建立数学模型，培养数学思想和意识。

数理解析方法并非传递过程量化方法的全部。当所研究的问题极其复杂，模型不易建立，或虽有模型但因方程复杂或边界条件复杂难于求解时，可以根据传递现象物理意义的理解做出某些假设，提出半理论半经验的模型，并根据实验结果回归模型中的一些参量。解决复杂传递问题还有另一种途径——量纲分析（也称因次分析）法。这些半经验性方法在化工科研、开发、设计中具有很强的实用性，也是本课程的重要内容，在后面的学习中要认真领会。另外，实验研究对于解决复杂传递问题特别重要，它也是研究工作中不可缺少的一个方面。计算结果的正确性和可靠性，也需要实验来检验。