热质交换原理与设备(chapter2 A).ppt

《热质交换原理与设备(chapter2 A).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2.1传质概论2.1.1混合物组成的表示方法2.1.1.1质量浓度和物质的量浓度1.质量浓度ρA=MA/V2物质的量浓度CA=nA/V两者的关系式：第2章热质交换过程即单位体积内的质量/摩尔质量＝单位体积内的摩尔2.1.1.2质量分数与摩尔分数1质量分数2摩尔分数第2章热质交换过程2.1.2传质的速度与扩散通量2.1.2.1传质的速度绝对速度:相对于外界静止坐标(uAuB)平均速度:混合物通过此平面的速度为u或um（u以质量为基准，um以摩尔为基准）扩散速度:uA-uuB-u或uA－um、uB－um第2章热质交

2、换过程绝对速度=主体流动速度+扩散速度第2章热质交换过程2.1.2.2传质的通量定义：单位时间通过垂直于传质方向上单位面积物质的量1以绝对速度表示的质量通量第2章热质交换过程2以扩散速度表示的质量通量3以主体流体速度表示的质量通量第2章热质交换过程2.1.3质量传递的基本方式---分子传质---对流传质2.1.3.1分子传质由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象，在工程上，当温差或总压差不大的条件下，只考虑均温均压下的浓度扩散，即传质由浓度差异造成。第2章热质交换过程2.1.3.2对流传质(与对流传热相类比

3、)1对流传质是指壁面与运动流体之间的质量传递。2紊流扩散流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象称为紊里流扩散，一般忽略分子扩散的影响第2章热质交换过程2.2扩散传质（DiffusionMassTransfer）2.2.1扩散传质的基本概念和斐克定律2.2.1.1扩散传质现象浓度差导致传质。VOCs散发。扩散动力：浓度差。第2章热质交换过程2.2.3斐克扩散定律(Fick’slawofdiffusion)在浓度场不随时间而变化的稳态扩散条件下，当无整体流动时，组成二元混合物中组分A和组分B将发生互扩散。其中组分A向

4、组分B的扩散通量（质量通量j或摩尔通量J）与组分A的浓度梯度成正比第2章热质交换过程——组分A在组分B中的扩散系数，；——组分B在组分A中的扩散系数，。——组分A、B的质量扩散通量，--组分A、B在扩散方向的质量浓度梯度，上两式表示在总质量浓度不变的情况下，由于组分A、B的质量浓度梯度引起的分子传质通量，负号表明扩散方向与浓度梯度方向相反，即分子扩散朝着浓度降低的方向进行。第2章热质交换过程；以摩尔为基准的斐克定律，则可表达成以下形式—组分A、B的摩尔扩散通量，—组分A．B在扩散方向的浓度梯度，第2章热质交换过

5、程；因为（1）浓度场不发生变化；（2）稳态扩散；（3）无整体运动假定穿过任一个垂直面两边的量分别为JA，JB，由条件（1）知任意断面上的流量恒定，即JA，JB恒定；由条件（2）知JA，JB与时间没有关系由条件（3）知JA，JB两者的通量相同，方向相反，才能保证无整体运动因此有：JA＝JB第2章热质交换过程因为浓度恒定第2章热质交换过程又因为因此斐克定律只适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程，其传递的速度即扩散速度uA-u（或uA-um）。实际上，在分子扩散的同时经常伴有流体的主流运动，如用液体吸收气体混合物

6、中溶质组分的过程。第2章热质交换过程如图，气体中某种气体被吸收，在液体与气体界面上形成空隙，后面的气体会运动过来填补空隙，而形成气体的流动若在扩散的同时伴有混合物的主体流动，则物质实际传递的通量除分子扩散通量外，还应考虑由于主体流动而形成的通量。由通量定义即斐克定律可知第2章热质交换过程因此，得上两式为斐克定律的普遍表达形式，由此可得出以下结论：组分的实际传质通量=分于扩散通量十主体流动通量第2章热质交换过程2.2.2气体中的稳态扩散过程在气体扩散过程中，分子扩散有两种形式，即双向扩散（反方向扩散）和单向扩散（

7、一组分通过另一停滞组分的扩散）。2.2.2.1等分子反方向扩散第2章热质交换过程在系统中取z1和z2两个平面，设组分A、B在平面1处的浓度为。，z2处的浓度为，且，系统的总浓度C恒定，第2章热质交换过程分离变量并积分第2章热质交换过程气相可按理想气体混合物将上述关系式代人第2章热质交换过程2.2.2.2组分A通过停滞组分B的扩散（单向扩散）设组分A、B两组分组成的混合物中，组分A为扩散组分，组分B为不扩散组分（称为停滞组分），组分A通过停滞组分B进行扩散。第2章热质交换过程组分B为不扩散组分，NB＝0，由此得第

8、2章热质交换过程NA整理后，得到：组分A通过停滞组分B的稳态扩散时的扩散通量表达式第2章热质交换过程总浓度C恒定C=const由于扩散过程中总压力P不变，为组分的对数均分压，得因为所以令2.2.5扩散系数及其测量如果有了扩散系数，可以按菲克定律计算通量。为此需要知道特定情况下的扩散系数。扩散系数是怎么确定的呢？根据斐克定律第2章热质交换过程受物质种类、温度、浓度的影响，目前还没有通用的