第八章 传质过程导论ppt课件.ppt

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1、第八章传质过程导论IntroductionofMassTransferContent概述Introduction1扩散原理Diffusion2流体界面间的传质Turbulentdiffusion3传质设备简介Equipments4分类：相内传质和相际传质。目的：分离均相混合物。实现方法：加入分离剂，加入能量，加入场8.1.1传质过程定义物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作用下，从一处向另一处的转移。8.1.2化工生产中的传质吸收adsorption←→脱吸desorption(第九章)蒸馏distillation←→蒸馏(第十章)萃取exaction←→萃取(第十二章)干燥drying

2、←→增湿(第十三章)吸附absorption，结晶crystallizaiotn，浸取leaching，离子交换ionexchange，膜分离membraneseparation…(第十四章)逆过程相界面pG气相主体pi液相主体CiCL吸收传质方向空气+氨气水8.1.2化工生产中的传质气相(乙醇-水)乙醇水液相(乙醇-水)蒸馏概念、原理、流程、计算、设备8.1.2化工生产中的传质过程的方向与极限：相平衡phaseequilibrium过程速率：传质速率=传质推动力/传质阻力8.1.3相组成的表示方法1.质量分率massfraction，wi:∑wi=1摩尔分率molefraction，x

3、i(液相)/yi(气相)计算基准：惰性组分的量或质量2.质量比w与摩尔比X(液相)/Y(气相)双组分物系8.1.3相组成的表示方法3.浓度concentration：质量浓度Ci物质的量浓度ci★☆理想气体物系：Content概述Introduction1扩散原理Diffusion2流体界面间的传质Turbulentdiffusion3传质设备简介Equipments48.2.1基本概念传质机理：分子扩散：分子无规则热(微观)运动造成的扩散发生在静止或传质垂直方向层流流体中～热传导对流传质：流体质点的湍流和漩涡引起的扩散发生在湍流流体中，强度更大～对流传热扩散通量JA，flux；传质通量

4、NA；相界面interface8.2.2菲克定律Fick’sLaw前提：无反应，T、P恒定，二元物系。起因：浓度差“-”:传质方向与浓度梯度方向相反DAB:扩散系数，物性常数，m2/sJA：扩散通量，kmol/m2s：浓度梯度，指向浓度增加的方向。费克定律的其它表达形式：相界面气相液相传质方向双组分混合物，在总浓度(气相也可说总压)各处相等的前提下，有:8.2.2菲克定律Fick’sLaw传质与传热区别:分子占据体积→→“分子对称面”⑴等摩尔相互扩散Equimolar(counter)diffusion无净物流N=0，无主体流动组分A的浓度分布为直线对气相(理想气体)8.2.3一维稳定

5、分子扩散NBBA相界面等摩尔相互扩散NA仅分子扩散一种传质机制⑵单向扩散One-way(component)diffusion8.2.3一维稳定分子扩散分子扩散：JA=-JB。主/总体流动：A进入液相而B补充空位反向扩散离开界面，界面总压低于气相主体，混合气体向界面流动，Nb。总体流动bulkflowofthemixture≠净物流netflow但总体流动速率Nb=净物流速率N扩散：单组分A或B的流动——总体流动：混合物总体的宏观流动⑵单向扩散8.2.3一维稳定分子扩散浓度分布为对数气相：NB=0A相界面单向扩散NA⑵单向扩散8.2.3一维稳定分子扩散～～组分A通过停滞(或不扩散)组分B

6、的分子扩散漂流因子：总体流动对运动组分A传质的影响，>1总体流动加速A的传质，而阻碍B的传质漂流因子↑，总体流动越利于A传质若cA很小，漂流因子≈1，总体流动可忽略总结：⑴等摩尔相互扩散：工业实例——精馏无净物流N=0，NA=JA，NB=JB，JA=-JB，浓度直线分布8.2.3一维稳定分子扩散⑵单向扩散：工业实例——吸收NB=0，JA=-JB，浓度对数分布，引入漂流因子8.2.4扩散系数Diffusivity扩散系数，D，m2/s:~λ和μ物理意义：单位浓度梯度下的扩散通量物性常数：表征物质扩散速度的快慢影响因素：种类(两种物质)、浓度、P、T数量级：D气体>>D液体>>D固体D气～1

7、0-5m2/s；D液～10-9m2/s；D固～10-10m2/s获得途径：①试验测定；②手册查得；③借助某些经验的或半经验的公式估算。8.2.4扩散系数Diffusivity⑴气体的扩散系数：⑵液体的扩散系数：极稀的电解质溶液⑶固体的扩散系数：渗透率代替⑷生命物质中的扩散系数：大分子Wilke-Chang式Fuller式Content概述Introduction1扩散原理Diffusion2对流传质Turbulentdiffusio