化工原理讲稿中国石油大学第八章传质过程概论.ppt

《化工原理讲稿中国石油大学第八章传质过程概论.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第八章传质过程概论（IntroductiontoMassTransfer）中国石油大学（华东）2007年3月第八章传质过程概论主要内容：第一节概述第二节扩散与单相传质第三节质量、热量和动量传递类比第一节概述(Introduction)一、传质过程及其分类1.什么是传质？当不平衡的两相进行接触时，就会有一个或多个组分从一个相传入另一个相中，物质从一相传递到另一相中的过程称为相间质量传递，简称传质。2.传质过程的应用主要用于均相物系的分离，根据分离的物系不同，有不同的单元操作，如常见的蒸馏，吸收，萃取等等，是石油和化学工业最常用的工业过程。例如乙烯及汽、煤、柴油的制备；ＳＯ２、Ｈ２

2、Ｓ的吸收等。第一节概述(Introduction)(1)气(汽)－液接触传质过程精馏：利用液体混合物中各组分饱和蒸汽压或沸点或挥发性的差异而将各组分分离开来;吸收：利用气体混合物中的各组分在某种溶剂中的溶解度不同而将各组分分离开来;增（减）湿：不饱和气相与温度比它高的热水接触为增湿；含水蒸气的饱和湿气体与温度比它低的冷水接触为减湿。３．分类(2)气－固接触传质过程干燥：含水分（或可挥发性液体）的固体与比较干燥的气体接触。气体吸附：物质从气相进入固相表面。(3)液－液接触传质过程液－液萃取：利用液体混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度差异而将各组分分离开来。第一节概述(Introd

3、uction)(4)液－固接触传质过程固－液萃取：浸取、浸沥。应用溶剂将固体原料中的可溶组分提取出来。液相吸附：如活性炭脱去蔗糖粗溶液中的有色物质。结晶：溶质的过饱和溶液与溶质固体相接触。第一节概述(Introduction)传质过程的进行：物质由一相内部扩散至两相界面；物质穿过相界面；物质由相界面扩散至另一相的内部主体或传质速率＝传质系数×浓度差和传热速率一样，传质速率也可表示成第一节概述(Introduction)二、相组成的表示方法（一）质量分率和摩尔分率1.质量分率质量分率为混合物中某组分的质量占总质量的分率或百分率。第一节概述(Introduction)2.摩尔分率指

4、混合物中某组分的摩尔数占总摩尔数的分率或百分率。3.质量分率与摩尔分率的换算第一节概述(Introduction)（二）质量比和摩尔比若双组分物系由A、B两组分组成，则1.质量比质量比和质量分率的换算关系如下第一节概述(Introduction)本书中用X表示液相组成，Y表示气相组成。摩尔比和摩尔分率的换算关系如下2.摩尔比第一节概述(Introduction)（三）摩尔浓度和质量浓度1.摩尔浓度指单位体积内的物质的量，对A组分对于气体混合物(在总压不太高时)，若其中组分A的分压为PA，则可由理想气体定律计算其摩尔浓度第一节概述(Introduction)2.质量浓度指单位体积

5、内的物质的质量，对A组分对气体混合物(在总压不太高时)中A组分的质量浓度为３.浓度与其他组成方法的换算根据组成方法的定义换算（略）第一节概述(Introduction)三、传质设备简介（一）填料塔第一节概述(Introduction)（二）板式塔第一节概述(Introduction)第二节扩散与单相传质一、分子扩散与费克定律分子扩散对流传质单相内传质机理定义：单一相内、在有浓度差异存在的条件下，分子的无规则运动造成的物质传递现象。1.分子扩散(moleculardiffusion)3.费克定律(Fick’slaw)2.扩散通量扩散通量：是指在单位时间内单位面积上扩散传递的物质的

6、量，其单位为kmol/(m2·S),以J表示。在恒温恒压下，A在混合物中沿Z方向作稳定分子扩散时，其扩散通量与扩散系数及在扩散方向的浓度梯度成正比。第二节扩散与单相传质Z扩散面DAB─A的扩散系数，m2/s二、双组分混合物中的一维稳定分子扩散1.等分子反向扩散pA1pA2pB2pB112FF’ABPP第二节扩散与单相传质对任一截面FF’来说，根据费克定律，A的扩散通量为:同理，B的扩散通量为对于气体，在总压不太高的条件下，组分在气相中的摩尔浓度可用分压来表示。即第二节扩散与单相传质这两个通量方向相反，大小相等，若以A的传递方向(Z)为正方向，则可写出下式:由于总压是常数，所以因

7、此因此第二节扩散与单相传质传质速率的定义：在任一固定的空间位置上，A在单位时间内通过单位面积的物质的量，称为A的传质速率，用NA表示。将上式改写为扩散初终截面处的积分限为第二节扩散与单相传质在等分子反向扩散中：积分后得到令同理，组分B的传质速率为第二节扩散与单相传质等分子反向扩散，通过接管中任一截面的净物质通量N为零。第二节扩散与单相传质对于液相中的等分子反向扩散，若总浓度为常数，同理可积分而得到组分A的传质速率：摩尔汽化潜热接近相等的二元混合物进行精馏操作时，在汽、液两相的接触过程中，易挥