化工原理课件x1传质过程基础培训资料.ppt

第一章 传质过程基础 1.2.2 液体中的稳态扩散 在液相中进行扩散时，物质的扩散速度远远小于气相中的，但液体密度大，浓度梯度大，因而扩散通量与气相中的大致相同。 1.2.2.1 液体中的扩散通量方程 仍可用费克第一定律描述液体中的扩散通量方程。但与稳态气体扩散不同的是，液体的扩散系数随浓度而变化，且总浓度随位置变化，因此在应用费克第一定律时，用平均扩散系数、平均总浓度代替原式中的扩散系数、总浓度，即： 1.2.2.2 等分子反向扩散 发生在摩尔潜热相等的二元化合物蒸馏中。求解过程与气相中的相同。 1.2.2.3 组分A通过停滞组分B的扩散 发生在吸收、萃取等单元操作中。求解过程与气相中的相同。 1.2.4 扩散系数diffusivity (分子)扩散系数D为物质的物性常数之一，其物理意义表示单位浓度梯度下物质的扩散通量，因而表明一种物质在另外一种物质中的扩散能力。其值由实验测定，数值大小与温度、压强及浓度有关，常用物质的扩散系数见本书附录一。 当无数据可查时，可采用一些理论公式进行计算或用经验公式估算。 理论公式： 经验公式： 上述各式中的符号的含义参见教材P34~P41。 1.3 对流传质 流体与固体壁面间对流传质中，一方面由于浓度梯度的存在，物质以分子扩散的方式进行传递，另一方面，流体在运动过程中，也必然将物质从一处向另一处传递。所以，对流传质的速率除了分子传递的影响外，还受到流体流动的影响。 本节讨论对流传质的基本规律，重点讨论对流传质速率的计算问题。 1.3.1 对流传质的类型与机理 1.3.1.1 对流传质的类型 按流体的流动发生原因不同，分： 自然对流传质 强制对流传质 强制层流传质 强制湍流传质 按流体的作用方式，分： 流体作用于固体壁面，即流体与固体壁面的传质，如水流过可溶性固体壁面。 一种流体作用于另一种流体，两流体通过相界面进行传质，即相际传质，如用水吸收混于空气的氨。 1.3.1.2 对流传质的机理 以流体与固体壁面的对流传质为例讨论，对有固定相 界面的相际传质，其机理类似。 层流区：质量传递仅以分子扩散方式进行，据费克第一定律知，其浓度梯度很大，浓度分布曲线很陡，为一直线。 z cA 层流区 缓冲区 湍流主体区 缓冲区：质量传递以分子扩散和涡流扩散方式进行，浓度梯度较层流区的小，且非常量，浓度分布曲线为一曲线。 湍流主体区：质量传递以分子扩散和涡流扩散方式进行，但分子扩散占比重很小，忽略不计。浓度梯度非常小，近似为零，浓度分布曲线为一水平线。 第一章 传质过程基础 * 第一章 传质过程基础 1.1 传质概率与传质微分方程 1.2 分子传质（扩散） 1.3 对流传质 1.1 传质概率与传质微分方程 1.1.1. 传质过程概论 一、混合物组成的表示方法 1.质量浓度ρ：单位体积混合物中某组分的质量。 2.物质的量浓度c：单位体积混合物中某组分的物质的量。 3.质量分数a：混合物中某组分的质量与混合物总质量之比。 4.摩尔分数x：混合物中某组分的物质的量与混合物中总物质的量之比。 质量分数与摩尔分数间的关系： 5.质量比 ：混合物中某组分质量与惰性组分质量的比值。 6.摩尔比X：混合物中某组分物质的量与惰性组分物质的量的比值。 在上述的各速度中，uA、uB代表组分A、B的实际移动速度，称为绝对速度。u代表混合物的移动速度，称为主体流动速度或平均速度；uA-u及uB-u代表相对于主体流动速度的移动速度，称为扩散速度。 因uA=u+(uA-u) uB=u+(uB-u) 故： 绝对速度＝主体流动速度＋扩散速度 uA u uB uA-u uB-u 混合物 静止平面 2.传质的通量 传质通量：单位时间通过垂直于传质方向上单位面积的物质量。 传质通量等于传质速度与浓度的乘积。 传质通量常用质量通量、摩尔通量表示。 (1)以绝对速度表示的传质通量。 质量通量：nA=ρAuA nB=ρBuB 混合物的总质量通量： n=nA+nB =ρAuA +ρBuB =ρu 上式为质量平均速度的定义式 摩尔通量：NA=cAuA NB=cBuB 混合物的总摩尔通量： N=NA+NB=cAuA +cBuB =cum 上式为摩尔平均速度的定义式 (2)以扩散速度表示的传质通量。 质量通量：jA=ρA(uA-u) jB=ρB(uB-u) 摩尔通量：JA=cA(uA-um)