西安交通大学化工原理课件_第十一章_质量传递基础.pdf

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1、西第七章质量传递基础安交7.1概述大化7.2分子传质工原7.3一维稳定分子扩散理电7.4对流传质子课7.5传质设备简介件1返回西7.1.1化工生产中的传质过程安交质量传递（简称传质）是指物质从一处向另一处转大移，包括相内传质和相际传质两类，前者发生在同化一个相内，后者则涉及不同的两相。工原传质是一个速率过程，严格地讲这个过程的推动力是理化学位差，其中包括浓度差，温度差，压力差等电等。但最常见的传质过程都是因浓度差而引起的。子课件2返回西化学工业中，涉及相际传质的单元操作较多，常见的有：安交1.气（

2、汽）－液系统吸收：混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中的过程。大解吸：为吸收的逆过程。化蒸馏：不同物质在气液两相间的相互转移。工气体增(减）湿：湿分由液相（气相）向气相（液相）转移。原理2.液-液系统电萃取：溶质由一液相转入另一液相。这是在液体混合物中加子入另一不相溶的液相物质，使原混合物组分在两液相中课重新分配的过程。件3返回西3．液－固系统安结晶：溶质由液相趋附于溶质晶体的表面，转为固相，使交晶体长大。大固液萃取（简称浸沥或浸取）：溶质由固相转入液相。由化于固体混合物一般是多相系，故浸沥常

3、属多相系的分离。工原4．气－固系统理干燥：加入热量使液体气化，从固体的表面或内部转入电气相。子吸附：物质由气相趋附于固体表面（主要是多孔性固体的内表面），吸附平衡是过程进行的极限。课件4返回西7.1.2相组成的表示法安１．质量分率和摩尔分率交均相混合物中某组分Ａ的质量占混合物总重量ｍ大的分率称为组分Ａ的质量分率：化工原２.质量比和摩尔比理以Ｂ为参照组分，则电质量比摩尔比子课件5返回西3.质量浓度和物质的量浓度安浓度：是单位体积中的物质量，物质量可用质量或交物质的量（单位为mol或kmol）来表示，

4、相应的就有质大量浓度和物质的量浓度。记V为均相混合物的体积，单化位为，则工组分A的质量浓度原理电混合物的总的物质的量浓度（即混合物的密度）子课件6返回7.2分子传质西安7.2.1费可定律交实验表明，在二元混合物（A+B）中，组分的扩散通大量与其浓度梯度成正比，这个关系称为费克（Fick）定化律。如果扩散沿z方向进行，dxJ=-CDA工CAz,ABdz原当是常数时，上式成为理dcJ=-DAAz,ABd电z根据“通量＝速度╳浓度”，费克定律中的扩散通量也子可写成扩散速度的形式：课J=ucAAdAd件7

5、返回7.2.2扩散系数西安一、气体中的扩散系数交气体中的扩散系数与系统、温度和压力有大-52关，其量级为10m/s。通常对于二元气体Ａ、B的化相互扩散，Ａ在B中的扩散系数和B在A中的扩散工系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即D=D=D原ABBA理电对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的子由富勒（Fuller）等提出的公式1.751：10.0101T+MMAB课D=1/31/32P[(∑vA)+(∑vB)]件8返回二、液体中的扩散系数西安由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也

6、-92体的扩散系数要比气体的小得多，其量级为10m。/s交大化对于很稀的非电解质溶液（溶质Ａ＋溶剂Ｂ），其扩散系数常用Wilke-Chang公式估算：工原T-15(fMB)Tm2/sD=7.410´AB0.6mV理A电对给定的系统，可由温度T1下的D1扩散系数推算T2下的D2，如子下：TmD=D(21)课21Tm12件9返回三、生物物质的扩散系数西对于水溶液中生物溶质扩散系数的估算，当溶质相对安3于分子质量小于1000或其分子体积小于500cm/mol时，交可用式：大(fM)TTD=7.410´-

7、15B2化AB0.6m/smVA工否则，宜用下式（Polson方法）：原理-159.4010´TD=2AB1/3m/s电m(MA)子课件10返回西四、固体中的扩散系数安交对于气体在固体中的扩散，一般是用渗透率大PM（permeability）来代替扩散系数D，两者间的关系化为工原PM=DSAB理电子课件11返回7.3一维稳定分子扩散西安交7.3.1无化学反应的一维稳定分子扩散大化一、恒定截面积的等摩尔反向扩散工CDABDABN=(y-y)=(c-c)AA1A2A1A2z-zz-z原2121理对于理

8、想气体，cA=pA/RT，有电子DABN=(p-p)课AA1A2RTz(-z)21件12返回西二、通过恒定截面积的单向扩散安所谓单向扩散是指组分Ａ通过停滞（或不扩散）组N=0交分Ｂ的扩散，由于Ｂ是停滞组分，所以B（注意：JB¹0），结合截面１、２上的边界条件，最终得大CDy-yN=ABA1A2化Az-zy21Bm工对于理想气体，有原DABPN=(p-p)AA1A2RTz(-z)p理21Bm对液相中的单向扩散，若总浓度Ｃ能作为常数，同理有电子DCN=AB(c-c)AA1A2课z2-z