第一章传质概论

第三篇质量传输第一章质量传输的基本概念

1.1概述―认识传质

1.2两种质量传输方式

1.3传质通量第二章质量传输微分方程

2.1微分方程的导出

2.2单值条件（定值条件）第三章分子扩散传质

3.1概述

3.2菲克第一定律扩散系数

3.3扩散机理与扩散系数

3.4稳态一维扩散传质

3.5不稳态扩散传质—菲克第二定律第四章对流流动传质质量传输课件1.1概述——认识传质我们大家都学过化学，知道化学反应过程有三个基本环节，不但需要有参与反应的物质，更重要的是参与反应的物质必须接触，接触以后才能发生化学反应；而且，反应的产物必须及时的排除，及时离开反应现场，否则过高的产物浓度会影响反应的继续进行。那么这个参与反应的物质从其它地点“赶往”反应地点的过程，反应产物从反应地点离开、“排除”到其它地方的过程，都是物质传输的过程，在“三传”上，也叫质量传输过程。我们要想控制反应过程，我们希望的反应如何进得快一点、彻底一点，我们不希望的反应如何尽量慢、尽量少地发生，都需要研究物质的传输过程。第一章质量传输的基本概念质量传输课件热量传输课件反应物A产物AmBn

反应物B物质浓度冶金过程是一个高温化学反应过程，它充满了质量传输现象。它发生在不同的物质之间、或不同的相之间、或同一体系的不同地点之间；冶金过程是一个多相反应体系，控制反应的传质过程大多数则发生在两相物质之间。后面要讲，因为相际之间的传质主要靠扩散。为什么这么说呢?高温反应的一个特点就是：在过程的三个基本环节中，由于反应物质的活化能都比较高，因此化学反应环节往往不是整个过程的限制性环节。前面已篇我们讲述了传热过程。如果说传热过程影响冶金反应的进行，那么在大多数情况下它是间接影响的，尽管许多情况下这个影响非常之大；而物质传输对冶金反应的影响则是直接的，因此多数情况下是最重要的影响。质量传输课件那个环节起决定作用呢？传质限制环节传热限制环节化学反应环节也就是说，如果体系的吉布斯自由能能够降低，只要参与反应的物质能够顺利地接触，只要反应产物能够顺利排出，那么，这个反应都能顺利进行。因此，“使反应物质能够顺利接触、排出”的这个传质过程，往往是高温冶金过程的关键性和限制性环节，它决定着整个冶金过程进行的快慢，甚至决定是否能够进行，因而成为直接影响冶金过程的传输现象。例如溅渣护炉过程气化脱磷反应。

物质传输过程，也叫质量传输，简称传质。传质的机理从微观上说，是以传质的不同形式而不同，从宏观上说都是遵从热力学第二定律，也就是“熵增”原理。什么是传质？质量传输课件从熵增原理（热力学机率增大）说，只要有浓度差存在，传质现象的发生是必然的。1.2两种质量传输方式质量传输的基本方式有两种：①分子扩散传质

地点：一般说来，扩散传质发生在固体介质中、或静止的流体介质中、或作层流流动的流动介质中。 机理：从微观上说，它是依靠物体微观粒子的随机分子运动（布朗运动）发生的，由于熵增原理的作用，当存在浓度差时，分子从浓度高的地方运动到浓度低的地方后，返回浓度高的地方的几率相对较小，从而在浓度差的作用下导致了分子的定向运动，使浓度趋于均匀一致，从而完成宏观的物质传输。质量传输课件分子扩散传质对流流动传质高浓度区低浓度区浓度趋于平衡质量传输课件 类比：扩散传质与传导传热、粘性动量扩散过程的背景都是微观粒子的随机运动，因此，扩散传质与粘性动量扩散、导热密切相关，有着类似的数学表达式：菲克扩散定律傅立叶导热定律牛顿粘性定律式中，jA

或JA表示与n相反方向上的扩散传质通量，即单位时间内通过单位面积的物质的量，分别为g·m-2·s-1，和mol·m-2·s-1；

质量传输课件能渗透的金属膜不能渗透的器壁接高压（p１）容器接高压（p２）容器气体通过金属隔膜中的扩散示意图质量传输课件DA

是A物质在介质中的扩散系数，m2·s-1，与浓度表示方式无关；ρA和CA分别为A物质的浓度，单位分别为g·m-3和mol·m-3；n为A物质等浓度曲面的法线方向长度，单位为m。特点通常无流动情况下，分子扩散传质很缓慢，传输的物质量是很小的。质量传输课件②对流传质（对流流动传质）对流传质特点地点机理类比流向传质传质方向与流体宏观流动方向一致发生在同相流体不同浓度部分之间依靠宏观的流体流动来传输物质热对流非流向传质传质的方向与流体宏观流动方向垂直，有边界层存在多发生在不同浓度的相际之间相内有流动但相际之间没有宏观的流动，是分子扩散和对流的共同结果对流给热质量传输课件流向传质：当传质方向与流体流动方向一致时，A物质在介质中传质通量为：其中，vA

是A物质的流动速度，v是流体的流动速度，显然vA应该包括因扩散（包括湍流扩散）而造成的A物质流动速度部分vA*

。质量传输课件注意：式中：式中：或：质量传输课件其中包含：非流向传质：当对流流动传质发生在相际之间时，传质方向一般垂直于流动方向，类比于对流给热（包括湍流、层流）：质量传输课件1.3关