传递过程原理ppt课件.ppt

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1、第七章扩散传质量§7.1一维稳定扩散传质§7.2非稳定扩散传质§7.3伴有化学反应的扩散§7.4影响扩散的因素7.1.一维稳定扩散传质为了简单起见，首先讨论一维稳定态分子扩散，即假定物质中各点浓度均不随时间而变化，并且只沿空间一个坐标而变化。7.1.一维稳定扩散传质7.1.1.等摩尔逆向扩散由A组分和B组分组成的无化学反应的双组分混合物，两组分相互扩散，且A组分的物质的量通量与B组分的物质的量通量大小相等，方向相反，即。这种扩散称为等摩尔逆向扩散，或双组分等摩尔逆向扩散。7.1.一维稳定扩散传质7.1.1.等摩尔逆向扩散由于没有化学反应，RA=0；又是一维稳态则：就简化

2、成：这表明，此时NA沿传递途径Z方向是一个常量。7.1.一维稳定扩散传质7.1.1.等摩尔逆向扩散在没有总体流动、没有化学反应的不可压缩一维稳态传质的情况下，质量传输微分方程可以简化为：7.1.一维稳定扩散传质7.1.1.等摩尔逆向扩散应用边界条件：解为：由此可见，A组分的物质的量浓度分布为直线分布，B组分也浓度分布为直线分布7.1.一维稳定扩散传质7.1.1.等摩尔逆向扩散对于常温常压下的双组分系统，其物质的量通量的表达式为：由于由于NA=—NB，代入上式得：因为常温常压下的双组分系统，C可作为常量，则上式为：7.1.一维稳定扩散传质7.1.1.等摩尔逆向扩散将代入上

3、式得：若满足理想气体方程的气体混合物，则上式改写为：7.1.一维稳定扩散传质7.1.1.等摩尔逆向扩散上述的两个结果方程式，即为等物质的量逆向扩散方程。由上述方程可以看出，等物质的量逆向扩散的质量传递方程与一维稳态导热方程相类似，故一维稳态导热方程的结果均可应用。只要将质量浓度代替导热方程中的T即可。等温边界条件，类比溶解表面边界条件；绝热边界条件，类比不溶解表面边界条件。7.1.一维稳定扩散传质7.1.2.A组分通过静止B组分的单向扩散组分A通过静止的或不扩散的组分B的稳态扩散是经常遇到的。设有纯液体A的表面暴露于气体B中，液体表面有A组分不断向B蒸发。而气体B在液体

4、A中的溶解度很小，小到可以忽略不计，而且两者不会发生化学反应。7.1.一维稳定扩散传质7.1.2.A组分通过静止B组分的单向扩散假设系统是绝热的，总压保持不变。对于稳态一维无化学反应的分子扩散传质RA=0，传质微分方程：简化为：即在z方向的整个气相范围内，A组分与B组分的物质的量通量为常值。7.1.一维稳定扩散传质7.1.2.A组分通过静止B组分的单向扩散由于B组分在液相中是不溶解的（或者溶解度很小，可以忽略不计）。所以在1-1平面NB=0，因此在整个扩散方向上NB=0，所以B是滞止气体。这种扩散，称为单向扩散。此时A组分的物质的量通量：7.1.一维稳定扩散传质7.1.

5、2.A组分通过静止B组分的单向扩散因为：则：要满足条件：7.1.一维稳定扩散传质7.1.2.A组分通过静止B组分的单向扩散在等温等压条件下，且C与DAB均为常数，有：边界条件：7.1.一维稳定扩散传质7.1.2.A组分通过静止B组分的单向扩散将方程积分，得：代入边界条件，得：将C1、C2代回方程，有：7.1.一维稳定扩散传质7.1.2.A组分通过静止B组分的单向扩散根据定义：故有：可以看出，通过静止气膜单向扩散时，A组分的物质的量浓度不再是线性变化，而是按指数规律变化。该现象，就是很经典的斯狄芬流。7.1.一维稳定扩散传质7.1.3.气体通过金属膜的扩散如同所系的系如图

6、所示的系统：氢气在Z方向上扩散。符合费克第一定律：由于扩散A组分（氢气）浓度很低，即xA很小，故可以略去不计。7.1.一维稳定扩散传质7.1.3.气体通过金属膜的扩散C为常数，则:由于金属模很薄，很难测定A组分在膜内的分布情况，实验中只能测定A组分的稳态通量。压力降（P1-P2）及膜的厚度。A组分气体在金属界面上的浓度，可以看成是气体与金属平衡时的溶解度S。7.1.一维稳定扩散传质7.1.4.通过非等温球状膜的扩散液滴的干燥、通过球形催化剂附近的气膜的扩散A.等温情况下：对球形壳体进行稳态质量衡算7.1.一维稳定扩散传质7.1.4.通过非等温球状膜的扩散7.1.一维稳定

7、扩散传质7.1.4.通过非等温球状膜的扩散B.非等温情况下：假定扩散系数和温度的关系：7.1.一维稳定扩散传质7.1.4.通过非等温球状膜的扩散B.非等温情况下：组分A通过任一球形表面的摩尔流量7.2.非稳定扩散传质在工程上，经常会遇到某些问题，不仅随位置变化而变化，而且随时间变化而变化。这一类问题，就是非稳态问题7.2.非稳定扩散传质7.2.1.忽略表面阻力的半无限大介质中的非稳态问题在钢材的热处理中，对钢的渗碳及渗氮工艺，就是一种固相扩散过程。且是典型的非稳态扩散过程。钢材在某一温度下暴露于含有CO2和CO的气体混合物中。钢材的初始含