化工原理下册天津大学柴诚敬05－06学时.ppt

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1、7.1概述第七章传质与分离过程概论7.2.1分子传质（扩散）7.2质量传递的方式与描述7.2.2对流传质1.涡流扩散由于流体质点的湍动和旋涡而形成的物质传递现象—涡流扩散。涡流扩散在湍流流体中发生一、涡流扩散现象在涡流扩散中时刻存在分子扩散涡流扩散的通量远大于分子扩散的通量2.涡流扩散通量方程—涡流扩散系数，m2/skmol/(m2·s)一、涡流扩散现象描述涡流扩散通量的方程为涡流扩散通量1.对流传质的类型运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递过程—对流传质。二、对流传质对流传质自然对流传质强制层流传质强制湍流传质√强制对流传质√2.对流传质的机

2、理所谓对流传质的机理是指在传质过程中，流体以哪种方式进行传质。研究对流传质速率需首先弄清对流传质的机理。层流内层缓冲层湍流中心湍流流体流体与管壁间的浓度分布二、对流传质湍流主体层流内层缓冲层传质机理：分子传质传质机理：涡流传质为主浓度分布：为一陡峭直线传质机理浓度分布：为一渐缓曲线浓度分布：为一平坦曲线分子传质涡流传质在与壁面垂直的方向上分为三层二、对流传质2.对流传质速率方程描述对流传质的基本方程—对流传质速率方程。—对流传质系数，kmol/(m2·s·△c)kmol/(m2·s)二、对流传质对流传质速率方程对流传质通量7.1概述第七章传质与分离过程概论7.2.1分子

3、传质（扩散）7.2质量传递的方式与描述7.2.2对流传质7.2.3相际间的传质一、相际间的对流传质过程设组分A从气相传递到液相（如吸收），该过程由以下3步串联而成：①组分A从气相主体扩散到相界面；②在相界面上组分A由气相转入液相；③组分A由相界面扩散到液相主体。一般来说，相界面上组分A从气相转入液相的过程很快，相界面传质阻力可以忽略。因此，相际间传质的阻力主要集中在气相和液相中。若其中一相传质阻力较另一相大得多，则另一相传质阻力可以忽略，此种传质过程即称之为“该相控制”。一、相际间的对流传质过程相际间的传质二、相际间对流传质模型1.双膜模型惠特曼(Whiteman)于1

4、923年提出，最早提出的一种传质模型。pbcb停滞膜模型（双阻力模型）双膜模型示意图播放动画32：双膜模型停滞膜模型的要点①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞膜—气膜和液膜，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。②在气液相界面处，气液两相处于平衡状态，无传质阻力。③在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体强烈湍动，各处浓度均匀一致，无传质阻力。二、相际间对流传质模型依据双膜模型，组分A通过气膜、液膜的扩散通量方程分别为二、相际间对流传质模型设对流传质速率方程分别为比较得气膜对流传质系数液膜对流传质系数二、相际间对流传质

5、模型根据双膜模型，导出停滞膜模型的模型参数液膜厚度zL气膜厚度zG∝二、相际间对流传质模型∝或2.溶质渗透模型希格比(Higbie)于1935年提出，为非稳态模型。溶质渗透模型示意图二、相际间对流传质模型播放动画33：溶质渗透模型溶质渗透模型的要点①液面由无数微小的液体单元所构成，当气液两相相互接触时，液相主体中的某些单元运动至相界面便停滞下来。在气液未接触前，液体单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等，接触开始后，相界面处立即达到与气相平衡状态。②随着接触时间的延长，溶质A通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗透。二、相际间对流传质模型③液体单元在界面处暴露的时

6、间是有限的，经过时间θc后，旧的液体单元即被新的液体单元所置换而回到液相主体中去。在液体单元深处，仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交换，每批液体单元在界面暴露的时间θc都是一样的。二、相际间对流传质模型根据溶质渗透模型，可导出二、相际间对流传质模型设对流传质速率方程分别为比较可得溶质渗透模型的模型参数暴露时间∝二、相际间对流传质模型3.表面更新模型丹克沃茨(Danckwerts)于1951年提出，为非稳态模型。表面更新模型的要点①溶质向液相内部传质为非稳态分子扩散过程。②界面上液体单元有不同的暴露时间或称年龄，界面上各种不同年龄的液体单元都存在。③不

7、论界面上液体单元暴露时间多长，被置换的概率是均等的。单位时间内表面被置换的分率称为表面更新率，用符号S表示。二、相际间对流传质模型根据表面更新模型，可导出二、相际间对流传质模型设对流传质速率方程分别为表面更新模型的模型参数表面更新率比较可得∝二、相际间对流传质模型7.1概述第七章传质与分离过程概论7.3.1传质设备的分类与性能要求7.2质量传递的方式与描述7.3传质设备简介一、传质设备的分类传质设备气液传质设备按所处理物系相态分类液液传质设备气固传质设备液固传质设备传质设备按两相的接触方式分类逐级接触式设备微分接触式设备按促使两相混合与接