传质过程导论ppt课件

长江大学机械工程学院，机械工程学院，质量分数：摩尔分数：质量比：摩尔比：质量浓度：摩尔浓度：知识综述：机械工程学院，长江大学，8.2扩散原理，1，分子扩散和费克定律，2，等摩尔互扩散和速率方程，3，单向扩散和速率方程，4，扩散系数，机械工程学院，长江大学，扩散通量：通过扩散的物质质量费克定律：温度和总压是恒定的，在扩散方向的任何一点上，组分A的扩散通量与该点上组分A的浓度梯度成正比。分子扩散：在静态或层流流体中，如果一种成分有浓度差，由于分子的不规则热运动，该成分从较高浓度转移到较低浓度。1。长江大学机械工程学院机械工程学院分子扩散与费克定律，以及JA组分A在扩散方向Z上的扩散通量，KMOL/(M2S)；在该公式中，负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反，并且扩散是沿着浓度降低的方向。扩散方向Z上组分A的浓度梯度，kmol/M4；DAB组分a在组分b中的扩散系数，m2/s，Fick定律：1。分子扩散与费克定律，机械工程学院，长江大学，机械工程学院，理想气体：1。分子扩散与费克定律，长江大学机械工程学院，机械工程学院，分子扩散形式：等分子相互扩散(等分子反扩散)；单相扩散。长江大学机械工程学院机械工程学院分子扩散与费克定律1。等摩尔(分子)彼此扩散，并且在任何横截面处，两种组分的扩散速率大小相等且方向相反。(2)等摩尔相互扩散和速率方程，长江大学机械工程学院，和长江大学机械工程学院，混合物的总浓度(或总压力)在任何地方都是相等的，即：液体：气体：=常数，=常数，在任何时候。任何位置：JA=-JB，所以DAB=DBA=D，第二，等摩尔相互扩散和速率方程，机械工程学院，机械工程学院，长江大学，质量转移速率：在任何固定的空间位置，单位时间内垂直于转移方向的单位面积的质量转移，记录为n，kmol/(m2s)。在等分子反向扩散中，组分A的传质速率等于其扩散速率。2。等摩尔(分子)扩散传质速率方程，扩散通量：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质质量，j表示为kmol/(m2s)。长江大学机械工程学院等摩尔互扩散与速率方程，边界条件：z=0，cA=cA1；在z=z，cA=cA2，液相：气相：机械冷却学院，机械冷却工程学院，长江大学，第二和等摩尔扩散和速率方程，边界条件：z=z1，pA=pA1；Z=z2，pA=PA2，气相：机械制冷学院，机械制冷学院，长江大学，讨论：na (CA1-Ca2)，na (PA1-PA2)，(1)，(2)组分的浓度与扩散距离z成线性关系，(3)等分子的反向扩散发生在蒸馏过程中。(2)等摩尔扩散和速率方程，长江大学机械工程学院机械工程学院，整体流动：气相主体中的溶质a扩散到界面并溶解在溶剂中，导致空位被混合气体填充，导致气相主体和界面之间的小压差，促使混合气体从气相主体流向界面。单向扩散和速度方程，1。单相扩散、单向扩散和速率方程，机械工程学院，长江大学机械工程学院，总压p，界面，B扩散JB，A扩散JA，B总流量中的转移NB，B，总流量中的NA，B，pA1，pA2，pB1，pB2，气相体，液相，z1，z2，组分B不能通过气液界面，所以：2。单相扩散传质速率方程，长江大学机械工程学院，气相扩散：3。单向扩散和速率方程，长江大学机械工程学院，边界条件：z=0，pA=pA1；Z=z，pA=pA2，iii。单向扩散和速率方程，长江大学机械工程学院机械工程系，例如：在温度为20，总压为101.3千帕的条件下，CO2和空气的混合气体沿碳酸钠溶液表面缓慢流动，空气不溶于碳酸钠溶液。CO2通过1毫米厚的静态空气层扩散到Na2CO3溶液中。混合气体中CO2的摩尔分数为0.2。CO2到达Na2CO3溶液的表面后立即被吸收，因此相界面上的CO2浓度可以忽略不计。已知在20时，CO2在空气中的扩散系数为0.18cm2/s。二氧化碳的传质速率是多少？对于钠、碳酸钠溶液，t=20，p=101.3kPa千帕，CO2空气，y2=0.2，y1=0，1毫米，长江大学机械工程学院机械工程学院，溶液：CO2通过静态空气层向碳酸钠溶液表面的扩散为单向扩散。已知CO2在空气中的扩散系数D=0.18cm2/s=1.810-5m2/s扩散距离z=1mm=0.001m，总压p=101.3kPa，分压pA1=pyA1=101.30.2=20.27kPa，长江大学机械工程学院机械工程学院。气液界面上CO2的分压Pa2等于0，因此气相主体中空气(惰性组分)的分压Pb1=P-Pa1=101.3-20.27=81.06千帕，气液界面上空气(惰性组分)的分压Pb2=P-Pa2=101.3-0=101.3千帕。气相主体和界面上空气分压的对数平均值为：长江大学机械工程学院，=1.6710-4K摩尔/(平方米)，长江大学机械工程学院，机械工程学院，z=0，cA=cA1；Z=z，cA=cA2，液相：iii。单向扩散和速率方程，机械工程学院，长江大学机械工程学院，讨论：1)单相扩散组分a的浓度与扩散距离z成指数关系。漂移因子的含义：尺寸反映了总流量对传质速率的影响程度，其值是总流量引起的传质速率与简单分子扩散相比增加的倍数。单向扩散和速率方程，长江大学机械工程学院机械工程学院，3)单向扩散体现在吸收(解吸)过程中。PpBm、ccSm、p/pBm1、c/cSm1，漂移系数的影响因素：3。长江大学机械工程学院单向扩散与速率方程；4.扩散系数，扩散系数：单位浓度梯度下的扩散通量，反映了某一组分在某种介质中的扩散能力，是材料的特征常数之一；d，m2/s .影响d的因素：种类、温度、浓度等。来源：查看手册；半经验公式；实验测定。长江大学机械工程学院，(1)气相D，范围：10-5 10-4m2/s，经验公式：TD，PD，(2)液相D，范围：10-10 10-9m2/s，经验公式：TD，D , 4，扩散系数。长江大学机械工程学院，机械工程学院，8.3流体与界面间的传质，1。涡流扩散，2。有效膜模型，3。单向对流传质速率方程，长江大学机械工程学院，机械工程学院，对流传质：流动流体和界面之间或两种有限混相流动流体之间的传质。涡流扩散：当流体在湍流中运动时，如果流体中存在浓度梯度，流体颗粒将根据颗粒的不规则运动相互碰撞和混合，组分将从高浓度转移到低浓度。这种现象被称为涡流扩散。，1。长江大学机械工程学院的涡流扩散通常用描述分子扩散的菲克定律、涡流扩散通量、KMOL/(M2S)来表示；涡流扩散系数，m2/s。注：涡流扩散系数不同于分子扩散系数。德不是一个物理性质常数。它的值与流体的流动状态和位置有关。德的值很难通过实验准确地确定。长江大学机械工程学院涡扩散，单向对流传质的传质阻力全部集中在一个虚拟膜层中，膜层中的传质形式仅为分子扩散。(2)有效膜模型(EMM)，CA1，cA2，G，有效膜厚度G是当层流内层浓度梯度线延长线与流体在点E处的浓度线相交时，从E到相界面的垂直距离，机械工程学院，长江大学，机械工程学院，气相，液相，B A，S A，吸收，A，pA1，CA2，3，单向对流传质速率方程，机械工程学院，长江大学，机械工程学院练习8-4:浅盘中的水深度为5毫米，在101.3千帕和298千卡时蒸发到大气中。假设传质阻力相当于3毫米厚的静态气体层，气体层外的水蒸汽压力可以忽略，并计算水蒸发所需的时间。 水蒸气的扩散系数d在298 k时为0.256 cm2/s，p=101.3千帕，pa，pa2=0千帕，pa1=p *=3.168千帕，以及298k。Pb2=101.3-0=101.3千帕，PB1=101.3-PA1=98.132千帕，长江大学机械工程学院，=1.108610-5千摩尔/(千帕) 基本定律菲克定律，概述，第一，基本概念，分子扩散，扩散