质量传输基本概念ppt课件.ppt

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1、质量传输质量传输是指物质从体系的某一部分迁移到另一部分的现象，简称传质。传质现象出现的原因可能有很多，如浓度梯度、温度梯度、压力梯度都会导致质量传输过程。本质上讲，质量传输是由体系中的化学势差引起的。当然流体的宏观流动也会将物质从一处迁移到另一处。质量传输主要研究物质分子、原子等微观粒子的迁移，不是物质的宏观移动，着眼点是浓度场的变化。研究方法研究质量传输的方法与研究热量传输的方法相似。如果系统当中组分浓度比较低，质量交换率比较小，传质现象的数学描述与传热现象是类似的。如果定解条件也类似，从传热中得到的许多结果可以通过类比直接应用于传质。当然，如果以上条件不满足，传

2、热与传质过程就会有明显差别，类比关系就不再适用。质量传输单一组分物质在平衡状态下的动量和热量传输现象存在两种或两种以上组分，浓度连续变化，必存在一种旨在减少浓度差的质量传输现象某一组分从高浓度区域向低浓度区域的传输过程，称为质量传输，或传质三传的类似性其推动力是浓度差冶金过程中的传质发生在不同的物质和不同的浓度之间，而大多数则发生在二相物质之间氧化、还原、燃烧、汽化、渗碳等气——固相间吸收、吹炼气——液相间溶解、浸出、置换液——固相间许多材料加工、冶金、化工、低温工程、空间技术等领域中，都充满了质量传输的现象，例如：渗碳、渗氮处理，球墨铸铁的孕育处理，钢液的氧化脱碳

3、，铁水与渣的相互作用，焙炉炉衬的蚀损，砂型的脱水干燥，金属的凝固等。它们有时发生在单相内，有的存在与异相之间，这些带有物质传递的过程——质量传输（简称传质）。产生传质现象是由于体系中各组分的浓度在两相之间未达到平衡或在同一相内未达到均一，从而引起原子、分子或其它流体的传递。正如速度差的存在是动量传递的动力，温度差是热量传输的动力一样，浓度差的存在是质量传输的推动力。传输过程有两种类型：1.均一相内部的传质，如气相、液相或固相中的分子迁移现象。（1）在均一相的传质中，若传质过程是在静止的介质中或在垂直浓度梯度方向仅有层流运动的流体中进行时，分子的迁移仅仅依靠分子扩散，

4、称为传导传质，它与传导换热相类似。（2）若过程是在紊流主体中进行，由于漩涡的混合作用和流体漩团的移动，传质被强化，称为对流传质，它与对流换热相类似。此时传质速率与流体性质及流动状态有关且往往伴随加热和冷却。分子传质典型的分子扩散传质发生在流体介质和固体介质中，亦发生在流动的流体作层流运动时。当体系存在浓度差时，浓度大的分子破坏了均衡态而导致了定向的分子运动，促使浓度大的区域的分子趋向浓度小的区域，而达到浓度一致，从而完成宏观的质量传输。通常情况下，分子扩散传质是很缓慢的，传递的质量亦是很少的。不依靠宏观的混合作用发生的传质现象本质微观粒子的随机的分子运动分子传质基本

5、物理定律－－菲克第一定律扩散摩尔通量组分A在混合物AB中的扩散系数单位时间内，组分A通过与扩散方向垂直的单位面积的摩尔数摩尔浓度扩散方向上的距离，m对流传质发生在运动着的流体与固体表面之间，或互不相溶的两种或多种运动着的流体之间的质量传输现象基本方程对流传质摩尔通量浓度差对流传质系数NA=CA·uA对流流动传质2.通过相界面的传质，如铁水真空脱气（液—气），钢水中夹杂物沉积与上浮（液—固），石灰石砂高温分解（固—气）等，该类相间传质往往与物理化学过程同时发生，极限为相间平衡。相间平衡与组分的构成比例、性质、温度及压力等因素有关，属于热力学问题。实现相平衡需要很长时间

6、，物系与平衡状态的偏离程度以及物系的性质和两相接触方式等影响着物质由一相到另一相的总传递速率，这属于动力学问题。①当气体和液体都处于静止状态时，两相内的传质都依靠分子扩散；②当气体流动液体静止时，气体对液体的传质为对流传质，而相界面另一侧则以分子扩散的形式向内扩散；③当气体、液体都处于运动状态时，据两相流体运动的紊流程度以及流动方向相对速度的不同，传质机理将呈现出复杂的变化；界面两边介质性质及运动状态不同，则通过相界面的传质机理差异很大，例如：气—液间的传质。（1）质量浓度（单位体积中的组分质量）总质量密度（2）质量分数2分子传质的速度与通量（3）摩尔浓度总摩尔浓度

7、分子量（g）（4）摩尔分数（5）分压气体以双组分A、B的混合物为例，它们的关系为ρ=ρA+ρBkg/m3C=CA+CBmol/m3ωA=(ρA/ρ)%ωB=(ρB/ρ)%χA=(CA/C)%χB=(CB/C)%浓度的定义及其表示方法浓度场、浓度梯度、浓度附面层浓度场某组分浓度在空间的分布及随时间变化规律叫该组分的浓度场。Ci=f（x，y，z，τ）Ci=f（x，y，z）∂Ci/∂τ=0稳定浓度场；在该场中传质即为定态传质浓度场的维数浓度场、浓度梯度、浓度附面层浓度梯度浓度梯度的定义为gradC=dC/dz在传质方向上单位距离的浓度变化量浓度附面层有浓度梯度的区域叫