第八章 传质过程导论.ppt

22March2020 第八章传质过程导论 第一节概述第二节扩散原理第三节流体与界面间的传递第四节质量 热量 动量传递之间的关系 三种传递间的类比第五节传质设备简介 22March2020 第一节概述 一化工生产中传质过程 第八章传质过程导论 物质从一个相到另一个相的转移称为传质 化工生产中常见的传质过程有 吸收 气体的减湿 液 液萃取 固 液萃取 结晶 吸附 干燥 精镏等 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 二 相平衡 与热平衡不同之处 达到相平衡时 一般两相浓度不相等 达到相平衡时 传质过程仍在进行 只不过通过相界面的某一组分的净传质量为零 因此属动态平衡 第八章传质过程导论 22March2020 三 相组成的表示方法 第八章传质过程导论 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 第二节扩散原理 一基本概念和费克定律 第八章传质过程导论 22March2020 费克定律 费克定律的其它表达形式 第八章传质过程导论 22March2020 说明 1 JA z是相对扩散通量 绝对扩散通量用NA z表示 2 DA B是物性之一 DA B 气 10 5m2 sDA B 液 10 9m2 sDA B 固 10 10m2 s 第八章传质过程导论 22March2020 1 等摩尔相互扩散 第八章传质过程导论 二一维稳定分子扩散 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 2 单向扩散 第八章传质过程导论 22March2020 vA z vM z 相对扩散通量JA JB 绝对扩散通量NA NB N 第八章传质过程导论 22March2020 广义费克定律 于是 第八章传质过程导论 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 漂流因数 均 1 代表总体流动的影响 第八章传质过程导论 22March2020 思考 混合气中A组分的浓度愈高 漂流因数如何变化 为什么 第八章传质过程导论 22March2020 第八章传质过程导论 22March2020 对于二元气体扩散系数的估算 通常用较简单的由福勒 Fuller 等提出的公式 低压 室温 对于很稀的非电解质溶液 溶质A 溶剂B 其扩散系数常用Wilke Chang公式估算 固体中的扩散系数须靠实验确定 扩散系数的估算 第八章传质过程导论 三扩散系数 22March2020 第八章传质过程导论 第三节流体与界面间的传质 大多数传质设备中流体的流动都属于湍流 湍流主体中流体产生大量的漩涡 引起流体质点间的剧烈混合 促进了横向 传质方向 的物质传递 流体主体的浓度分布被均化 近壁处浓度分布见教材p13图8 6所示 界面处的浓度梯度进一步变大 在主体浓度与界面浓度差相等的情况下 传质速率得到进一步的提高 对流传质现象极为复杂 以湍流流动为例 在湍流主体中存在大量漩涡 传质只要靠涡流扩散 靠近界面附近有一层很薄的层流底层 传质主要靠分子扩散 在湍流主体和层流底层之间的过渡区漩涡扩散和分子扩散都存在 对流扩散速率可仿照分子扩散的速率写成 DE不像D那样是物性参数 它与流体的湍动程度有关 也与流体质点的位置有关 难于用试验的方法测定 故以上表达式形式好看但不好用 因而不能将代入的表达式中积分求出对流传质速率 怎么办 22March2020 目前一般是仿照对流给热 将对流传质速率方程写成类似于牛顿冷却定律或的形式 即认为正比于流体主体浓度与界面浓度之差 但与对流传热不同的是气液两相的浓度都可用不同的单位表示 所以可写成多种形式 气相与界面间的NA 液相与界面间的NA 上述处理方法实际上是将一组流体主体浓度和界面浓度之差作为对流传质的推动力 而将影响对流传质的众多因素包括到气相 或液相 传质系数中 现在问题归结到如何得到各种具体条件下的传质系数 用试验测定的方法 对这么复杂的问题 具体用何种试验研究方法比较适宜 因次分析法 第八章传质过程导论 22March2020 第四节质量 热量 动量传递之间的联系 三种传递间的类比三传之间彼此有些类似的规律可进行类比研究 自学 第八章传质过程导论 22March2020 第五节传质设备简介 填料塔和板式塔 22March2020 一 填料塔结构及填料 22March2020 填料塔 22March2020 一 填料塔结构及填料填料塔结构 22March2020 二 板式塔类型 结构及特点 22March2020 22March2020 双流型塔板 22March2020 有溢流塔板又分为 优点 弹性大 操作稳定可靠 缺点 结构复杂 制造成本高 压降大 液泛气速低 故生产能力较小 22March2020 特点 结构简单 造价低 压降小 生产能力大 操作弹性可达2 3 22March2020 特点 结构上较泡罩简单 比筛板复杂 操作弹性大 生产能力大 22March2020 阀型 F1型 V型 T型 A型 一 概念分子扩散 对流传质 扩散通量 绝对扩散通量 主体流动通量 漂流因数 双膜模型要点 浓度边界层 影响对