传输原理教案 第11章 传质

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1、第三篇.质量传输p2471、为什么要研究质量传输？在材料加工、化工、冶金、低温工程、空间技术等领域，质量传输是很重要的过程。许多材料的加工工艺的单元操作，例如加热、溶解、焊接、表面热处理等，都要涉及到质量传输过程。第三篇：质量传输12、质量传输概念：质量传输是指物质从体系的某一部分迁移到另一部分的现象，简称传质。3、传质现象出现的原因：原因有很多，如浓度梯度、温度梯度、压力梯度都会导致质量传输过程。本质上讲，质量传输是由体系中的化学势差引起的。当然流体的宏观流动也会将物质从一处迁移到另一处。4、质量传输主要研究什么？质量传输主要研究物质分子、原子等微观粒子的迁移，而不是

2、物质的宏观移动。着眼点是浓度场的变化。第三篇：质量传输第三篇.质量传输p24725、化学势、化学势差化学势在处理相变和化学变化的问题时具有重要意义。（1）温度差是热量传递之势，（2）力差是功量交换之势，（3）化学势差是促使质量转变之势。相变是物质由一种相转变到另一相的质量转变过程。（4）在相变过程中，由于物质在不同组元间的转移是在恒温和恒压下进行的，故可以通过比较两相中物质化学势的大小来判断物质在各组元间转移的方向和限度，即物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相。当物质在两相中的化学势相等时，则相变过程停止，系统达到平衡态。36、质量传输研究方法研究质量传输的方法

3、与研究热量传输的方法相似。如果系统当中组分浓度比较低，质量交换率比较小，传质现象的数学描述与传热现象是类似的。如果定解条件也类似，从传热中得到的许多结果可以通过类比直接应用于传质。当然，如果以上条件不满足，传热与传质过程就会有明显差别，类比关系就不再适用。411.1传质方式、浓度、物质流11.1.1.质量传输方式分类：分子、原子在空间的迁移形式分为3种：（1）扩散传质——由体系中浓度差（化学势差）引起的质量传输。（传导传质）（2）对流传质——由流体宏观运动引起。（3）相间传质——通过不同的相界面进行。第11章质量传输基本概念与扩散系数（p247）511.1.2.浓度（1

4、）质量浓度ρi（单位体积的组分质量）表达式如下：含有n个组分混合物的总质量密度：（11-1）其中，mi是i组分的浓度，V混合物的体积。6（2）质量分数浓度ωi单位质量混合物中，所含有的i组分的质量。表达式如下：体系中各个组分的质量分数浓度之和为1，即：（11-2）（11-3）7（3）摩尔浓度cip249(11-4)单位体积混合物中，含i组分的摩尔数称为i的摩尔浓度。总摩尔浓度:分子量（g）（11-5）（11-4）8（4）摩尔分数浓度xi（摩尔分率）P249(11-6)、(11-7)单位摩尔混合物中，所含的i组分的摩尔数。（11-6）（11-7）9（5）分压p249(11

5、-8)气体混合物中，i组分气体形成的压力pi称为i气体的分压。10质量传输过程是物质从某一空间向另一空间的定向流动，可以用相应的“流速”和“传质通量”来表示“通过某一截面的单位面积的物质流率”。11.1.3.传质通量和流速p25011传质通量概念：1、摩尔传质通量（Ji）：单位时间内，通过单位截面的物质i组分的摩尔数称为i组分的摩尔传质通量Ji。2、质量传质通量（ji）：如果单位时间内，通过单位截面的i组元量是以质量计量的，则称为i组元的质量传质通量ji。c摩尔浓度x摩尔分数浓度vi组分运动速度（流速）ρ质量浓度ωi质量分数浓度vi组分运动速度（流速）12多组元混合物物

6、质流的平均流速p251或者：1311.2菲克（Fick）第一定律p251（参考课本）菲克认为：各向同性的物质中，如果没有体系主体的运动，那么由于浓度梯度引起的物质扩散通量与其浓度梯度成正比，扩散方向与浓度梯度方向相反。Jix和jix分别是i组分在x方向的摩尔通量和质量通量。Di是组分i的扩散系数(m2/s)。14从热力学的观点看，化学势是扩散传质的驱动力，这时菲克第一定律应为：菲克第一定律是一个描述表观现象的宏观经验式，并不反映扩散传质过程的微观特征。不同的物质扩散在机理上的差别体现在扩散系数中。1511.3菲克第二定律p252（参考课本）1、菲克第一定律仅仅说明了扩散

7、通量与浓度梯度成正比例关系。2、如果传质过程引起了体系内部浓度梯度随时间而变化，这样问题转变为浓度场不仅仅是空间坐标的函数，还是时间的函数:Ci=f(x,y,z,t)。这种状态下的扩散传质叫做：“非稳态扩散传质”。3、非稳态扩散传质的基本方程（菲克第二定律）：1611.4固体中的扩散和扩散系数p2531.扩散机理（对金属、非金属晶体）空位扩散p253图间隙扩散p253图环圈扩散p253图2.固体扩散系数（P.254）自扩散系数——均质材料（无浓度梯度）时的扩散系数。本征扩散系数——以自身浓度梯度为动力的扩散系数。互扩散系数——各组分相互影