最新质量传输简介.教学讲义PPT.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉

2、快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅质量传输简介.在日常生活中，传质现象到处可见。例如，在一杯水中投人一颗高锰酸钾（KMnO4）小晶体，KMnO4将先溶于水，并在晶体附近生成

3、了深紫色的KMnO4浓溶液。这样，由于浓度梯度已经建立，KMnO4就从晶体扩散开来。我们可以由紫色区域的扩展来判断扩散的进行程度，因为KMnO4浓度较高的区域呈深紫色，而浓度较低的区域呈淡紫色。经验还告诉我们，KMnO4在水中扩散所需要的时间，与水是静止不动还是用玻璃棒做机械搅拌有关。因此，质量传输既可以在静止流体中通过分子的随机运动来进行，也可以凭借于流动的动力特性从一个位置传到另一个位置。这两种不同的传质方法，即分子传质（扩散）和对流传质，分别类似于热量传输中的导热和对流换热。9/9/20212基本概念混合物浓度的表示方法浓度梯度是质量传输的一种推动力。两

4、种或两种以上物质组成的混合物中，各组分在混合物中所占份量的多少，习惯上称为浓度。某组分在混合物中占有的份额大，就表示该组分浓度高。浓度的表示方法很多。在混合物中的浓度梯度就是指某组分在混合物中的不同区域存在浓度.差异。本节主要介绍质量浓度和摩尔浓度。质量浓度是指单位体积的棍合物中含某组分i的质量，称为该组分的质量浓度，kg/m3，用表示。设有A,B两种物质组成的混合物，其总体积为V(m3)，两种物质的质量分别为mA(kg)和mBCkg)，则质量浓度定义为。9/9/20213扩散通量在传质中，用扩散通量或称扩散流率来表示质量传递的速度。扩散通量是指单位时间内通过

5、单位横截面积的某一组分物质的数量。随着所选用的浓度单位不同，扩散通量可表示为质流通量m和摩尔通量N。质流通量m的单位为kg/(m2·s);摩尔通量N的单位是kmol/(m2·s)。9/9/20217一、斐克定律1855年，物理学家斐克(FickAE)确认质量扩散(分子扩散)与浓度梯度之间的关系，类似于导热与温度梯度之间的关系，即扩散通量与浓度梯度之间存在着线性关系，这就是斐克定律。在稳态扩散条件下，对于一个等温、等压(指总压力)由组分A,B组成的二元混合物，当此混合物无整体运动(宏观对流)，且组分仅在y方向存在着由于浓度梯度引起的扩散时，斐克定律的表达式为:式

6、中，mA和NA分别为组分A的质流通量和摩尔通量。两者的换算关系式是NA=mA/MA。扩散的基本定律9/9/20218可发现质扩散与动量传递的类似性以上三式，分别表示了分子扩散速率、导热速率和动量扩散速率各自与其相应的梯度成正比。它们具有形式相同的数学表达式，说明在一维系统中，动量交换、热量交换和质交换具有类似性，这三者之间是可以相互比拟的。9/9/20219应该指出，上述斐克定律的表达式只适用于混合物无显著宏观对流(整体运动)的等摩尔逆向扩散的场合。9/9/202110等摩尔逆向扩散的情况考察一包含A,B两种组分的气体混合物。如果组分A和B的扩散方向相反，摩尔

7、通量相等，即NA=-NB，则为等摩尔逆向扩散。参看图12一2，在稳态的等摩尔逆向扩散过程中，系统内任一点的总压力保持不变，即9/9/202111上式表明，当系统中各处总压力相等时，A,B两组分气体的浓度梯度大小相等，方向相反。根据Nn=-NB，可见，对于二元混合物，在等摩尔逆向扩散时，两种组分各自的质扩散系数在数值上相等。这个结论，同样适用于等质量互相扩散的情况。9/9/202112根据图12一2所示的边界条件，分别将上两式y1≤y≤y2范围内积分，得到组分A的扩散通量式为:9/9/2021139/9/202114扩散系数根据菲克定律，扩散系数可理解为沿扩散方

8、向，在单位时间内通过单位面积时，当浓度