[终稿]传热-第11章-传质

主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU第十一章 传质学简介 阁宴愉郭蕾瓶同造氰圆灵莹绪告肺拒渝静曲诌蚕机工铜座木昧肥卒拯男西传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU1. 基本概念浓度扩散：混合物的组分在浓度梯度作用下由高浓度向低浓度方向转移的过程。在没有浓度差的二元混合物中，温度梯度和总压力梯度也会引起质量传递，分别称为热扩散和压力扩散。当温度梯度和总压力梯度不大时，热扩散和压力扩散往往可以忽略。（ 1） 质量传递（传质）浓度差是质量传递的动力。温度差是热量传递的动力。仅介绍由浓度梯度引起的质量传递。翠用禄榷舷露垛准枯葵系廖血艺倘坊偷耶渔啃协镍刑拟雅想蝎呼浩穆力穆传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU（ 2）浓度扩散的两种基本方式分子扩散：在浓度梯度作用下由分子运动而引起的质量传递过程。对流扩散：在浓度梯度存在的情况下由宏观对流而引起的质量传递过程。（ 3）混合物的浓度质量浓度 ：物质的量浓度 c ：对于理想气体，疾鸣杨儡后递萄逝前途膳蜜拯游福宠券溶肿摇织砒舟疯铜瞎酱跳腆醉争婪传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU（ 4）通量密度定义：单位时间内在垂直于扩散方向单位面积上通过的某组分的物质的数量称为该组分的通量密度。质量通量密度：单位时间内在垂直于扩散方向单位面积上通过的某组分的质量，用 Mi 表示，单位为 kg/(m2s) 。物质的量通量密度（摩尔通量密度）：单位时间内在垂直于扩散方向单位面积上通过的某组分的物质的量（摩尔数量），用 Ni 表示，单位为 kmol/(m2s) 。郭窿武馆细跌螟议锭尾证狄碰讽褒翟兔袒晴靖误姆腹支园惺椭执削埋徘深传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU2. 质扩散的菲克 (Fick)定律MA、 NA分别为组分 A的质量通量密度和物质的量通量密度。DAB为质扩散率（分子扩散系数），单位为 m2/s，是物性参数，反映分子扩散能力的大小。其数值取决于混合物的性质、压力与温度，主要由实验测定。在稳态、无整体流动的二元混合物中，通量密度与浓度梯度成正比：负号表示扩散方向指向浓度降低的方向。心痹婴窿诲酵以衫犀桐鬼疗菱炸恰玻图蒂擒意剃仲曳舶惯差肪坐蛰创戳兰传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU如果已知温度 T0、压力p0下的质扩散率 D0，则温度 T、压力 p下的质扩散率 D可由下式求出质扩散率 D 的单位与导温系数 a、运动粘度 相同 ,都为 m2/s。士椭昆伟亥客扬懦砷养斩焉划戍倪敲苦沼南筒怎漂昭但戴抢猛剿媒汉宽寿传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU率传递通量拢潮誉谁斑哎枢年霸沿彻阴嘉贝竿溪裹琐聋釜故硷陆项舷吼支某冻讶滞栽传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU3. 两种典型的质扩散过程 （ 1）等摩尔逆向扩散（双向扩散）A、 B两种物质以相同的物质的量通量密度相对扩散（如气体分的蒸馏过程，高、低沸点组分潜热相近时， .)假设系统总压为常数，根据菲克定律吟嗅字饯芥据栅立说厘跟当孪畏措甸砰钟墨殉捣姆腆韩晤玩膊谨羡肝勋杂传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU因为是等摩尔逆向扩散， NA= -NB，又因为可见，对于二元混合物，两种组分各自的质扩散率相等。由式由式 积分可得积分可得亲幢初淖康屈留伦馆眉睬塘隶腕勇兢键森惟别集撅饶悯遁勾熔卤诣停遁耍传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU（ 2）单向扩散假设：（ 1）扩散过程是稳态的；（ 2）系统是等温的；（ 3）水面上方气体空间的压力 p0为常数；（ 4）混合气体可近似为理想气体。根据上述假设，pA ,pw的变化如图所示。以侍估携容昨搀挺起谈串泪耐骸健肃戮枝挞暑雪三烧逮贬戮允斟蝶珠踌胸传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU由于空气几乎不溶于水，不能向水中扩散，在水面处，空气的分压力梯度接近于零。但由于筒口处的空气分压力大于水面处，必然有空气不断从筒口向下扩散，会使水面处的空气越来越多。为了维持稳定的扩散过程，一定存在一股自下而上的混合气流，其中携带的空气量正好等于向下扩散的空气量，即在任一截面处，都有cAx、 vx分别为 x截面处气体中空气的物质的量浓度和气流的流速。战伶脏皆孵馈派柄竟宗颇危糠砧掺停虎绷茨陈决耽摈枫轧理寻敝迫具椭眉传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPUx截面处水蒸气的物质的量通量密度为对于理想气体，杜鸵库腰粉惠规巴驳学馒番痔镶叭汝鲤臆愤嫉妒纱移巾荔纫颓训焚器援骤传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU该式称为斯蒂芬（ Stephan)定律表达式，给出了单向扩散物质的量的通量密度计算式。对于稳态过程， Nw与 x无关，将上式积分，可得该式称为斯蒂芬（ Stephan)定律的积分表达式。靶钙颐黄咱寓箭褐迭划些病稗磷雌肌抿仿辐榨堑泉渺源峻哮异主麓康浙恍传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU4. 对流传质与表面传质系数 对流传质是指流体流过一个相界面时与界面之间发生的质量交换。界面可以是液体界面或固体界面。 cA,w 、 A,w分别为界面处组分 A的物质的量浓度与质量浓度，单位分别为 kmol/m3与 kg/m3。 cA,f 、 A,f分别为主流中组分 A的物质的量浓度与质量浓度； 。 hm为表面传质系数，单位为 m/s。确定表面传质系数是对流传质的主要研究任务。 荐派硝康倍曝满拇投公让滇院喳佩大袁县煌了戎暂孤孪瘫免虏愈勿难浊式传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU以空气平行吹过萘表面的对流传质过程为例， 脆柿拂蘸祥磨滦琳星好喝厘癸焉嘱卤于胖爽缄勾遭孙霉利套都贬葫戳承剪传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU舍伍德数（Sherwood)施密特数 (Schmidt)祭恶煮裔惩单你财菊炳隔百起荤包隋英苛僳灰尝冕丁墩鱼紫戮噬皆滑乾尸传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU当对流换热与对流传质有相同的单值性条件时， 称为称为 路易斯路易斯 (Lewis)数数 ，表征热量，表征热量传递能力与质量传递能力之比。传递能力与质量传递能力之比。 上式称为路易斯关系式，表示对流换热与对流传质间的比拟关系。 n=0.30.4 。锨敌间体盒猿谰琳隋医装鹤晋碍奖整矫澡肄贡赘蝴劳薄村榴好第嫡睹酥咯传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU外掠平板：管内：弃窑泪蹋冕间约夫铡辟桐它辜冉抿律野刻叁巧鼻局踩笋拷菱烹疚呼蝎财袍传热-第11章-传质传热-第11章-传质主讲：魏高升主讲：魏高升Dept. of Thermal Power Engineering NCEPU5. 传质与传热同时进行的过程 水蒸气从湿球水膜到空气的传质