传输原理7 传质方程及扩散传质.ppt

《传输原理7 传质方程及扩散传质.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、17.传质方程及扩散传质27.1传质微分方程的推导XYZdydxdzIPxOPxIPyOPyIPzOPzIP-OP+R=S质量守恒定律3质量守恒定律XYZdydxdzIPxOPxIPyOPyIPzOPz以双组分（A、B）混合物系统为例流体的质量平均速度为v，三个分量：vx，vy，vZ，多组分系统中，流体作多维流动非稳态和有化学反应的条件下传质带扩散的连续性方程传输过程：流动方向上存在A的浓度梯度引起的流体宏观运动时的主体流动引起的组分A的生成（或消耗）4XYZdydxdzIPxOPxIPyOPyIPzOPzIP-OP+R=S组分A沿x方向输入微元体总的

2、质量流量：x方向：组分A沿x方向输出微元体总的质量流量：组分A沿x方向在微元体净质量流量：IPxOPx-OPxIPx5XYZdydxdzIPxOPxIPyOPyIPzOPzIP-OP+R=Sy方向：组分A沿y方向在微元体净质量流量:z方向：组分A沿z方向在微元体净质量流量:IPy-OPyIPz-OPz6XYZdydxdzIPxOPxIPyOPyIPzOPzIP-OP+R=SIP-OPR项S项78通用的传质方程质量守恒定律9带扩散的连续性方程总密度或总浓度恒定，DAB为常数，有化学反应的不稳态三维对流传质过程。双组分系统不可压缩流体的传质微分方程常物性1

3、0分子传质微分方程常物性系统内不发生化学反应，且不考虑主体流动情况菲克第二定律总密度或总浓度恒定，无化学反应时，在固体或停滞流体中的不稳态三维分子扩散传质过程。11分子传质微分方程稳态下的分子扩散传质：稳态下分子传质微分方程总密度或总浓度恒定，无化学反应时，在固体或停滞流体中的稳态三维分子扩散传质过程。12常见的单值性条件初始条件边界条件－给定表面浓度边界条件－给定表面通量边界条件－给定化学反应速率边界条件－对流传质扩散现象：在房间的某处打开一瓶香水，慢慢在其他地方可以闻到香味.在清水中滴入一滴墨水，在静止的状态下可以看到它慢慢的扩散。在固体材料中也存

4、在扩散，并且它是固体中物质传输的唯一方式。扩散与材料生产和使用中的物理过程有密切关系，例如：凝固、偏析、均匀化退火、冷变形后的回复和再结晶、固态相变、化学热处理、烧结、氧化、蠕变等等。7.2分子扩散传质（1）根据有无浓度变化自扩散：原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散。(纯金属或固溶体的晶粒长大)(无浓度变化）互扩散：原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散。（有浓度变化）扩散的分类扩散：由构成物质的微粒(离子、原子、分子)的热运动而产生的物质迁移现象称为扩散。扩散的宏观表现是物质的定向输送。（4）按原子的扩散方向分：体扩散：在晶粒内部进行的扩散短路

5、扩散：表面扩散、晶界扩散、位错扩散等短路扩散的扩散速度比体扩散要快得多（3）根据是否出现新相原子扩散：扩散过程中不出现新相。反应扩散：有新相形成的扩散过程。（2）根据扩散方向下坡扩散：原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散。上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。讨论在不流动介质（停滞介质）或固体中由于分子扩散引起的质量传递。分子扩散传质的机理与导热类似，二者均由于分子的无规则运动而发生能量或质量的传递。导热过程中，在热流方向上没有介质质点的宏观运动，而分子扩散传质时，虽然整个介质是不动的，但各组分的质点都处于运动状态中，由于它们的扩散性质不同运动速

6、度亦不同，从而出现各组分的相对速度。分子扩散与导热的类似与不同稳态扩散传质：体系内浓度场不随时间变化，物体中无质量蓄积，通过物体各截面的传质通量为常数。根据扩散介质的不同分：气体中的扩散、液体中的扩散、固体中的扩散。找出内部浓度分布规律、扩散通量7.2稳态扩散传质稳态分子扩散传质的通用速率方程停滞的二元体系Z=Z1、CA=CA1、Z=Z2、CA=CA2假定扩散是通过二个平面进行，且面积不变，则稳定时NA和NB均为常数，DAB取平均值亦为常数，积分双组分系统在停滞状态下，一维稳态扩散时的通用积分方式。（1）气-气稳定扩散二元气体混合物中，A、B两组元以等

7、摩尔、逆向进行一维扩散，且无化学反应，系统内总压力和总摩尔浓度不变，求组分的扩散通量和组分浓度分布。稳态，p=pA+pB=const，c=cA+cB=const方法1：由FickI得：DDDzczcJJBAABBABA==¶¶-=¶¶-=,,Q方法2：边界条件：解得：z=z1时，cA=cA1z=z2时，cA=cA2由浓度分布：扩散通量：浓度线性分布，任意点压力pA、pB之和为总压力p传质传热气-气等摩尔、逆向稳定扩散的质量传递与一维稳态导热相类似线性分布所谓等分子反向定态扩散即NA＝－NB的扩散，即A的净扩散通量与B的净扩散通量大小相等、方向相反的扩

8、散叫等分子反向定态扩散。多发生在蒸发潜热相等的蒸馏过程。如A组分向液面扩散并溶于液体，而每mo