传递-第三篇-1

1、第三篇第三篇 质量传递质量传递主要内容主要内容第九章第九章 质量传递概论与传质微分方程：概论与微分方程；质量传递概论与传质微分方程：概论与微分方程；第十章第十章 分子传质分子传质(重点重点) ：气体中的分子扩散、液体中的分子扩：气体中的分子扩散、液体中的分子扩散、固体中的分子扩散。散、固体中的分子扩散。第十一章第十一章 对流传质：对流传质机理、系数、浓度边界层。对流传质：对流传质机理、系数、浓度边界层。 平平板壁面对流传质、管内对流传质。板壁面对流传质、管内对流传质。第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论1、混合物组成的表示方法、混合物组成的表示方

2、法 质量浓度：质量浓度： 其它表示方法：物质的量浓度、质量分数、摩尔数等其它表示方法：物质的量浓度、质量分数、摩尔数等定义定义-单位体积混合物中所含某组分单位体积混合物中所含某组分i的质量。的质量。 以符号以符号i ,单位为单位为kg/m3. 定义式如下：定义式如下：19VGii组分组分i的质量的质量混合物的体积混合物的体积混合物总质量浓度混合物总质量浓度1192nniiiiGGVV第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论2、质量传递的基本方式、质量传递的基本方式 分子传质分子传质(分子扩散分子扩散)： 定义定义-分子传质又称分子扩散，简称扩散，它是

3、由于分子传质又称分子扩散，简称扩散，它是由于 分子的无规则热运动而产生的物质传递现象。分子的无规则热运动而产生的物质传递现象。 分子传质在气相、液相与固相中均能发生。分子传质在气相、液相与固相中均能发生。 扩散质量通量扩散质量通量-单位时间内，组分单位时间内，组分A通过与扩散方向垂通过与扩散方向垂直的单位面积的质量。直的单位面积的质量。第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论2、质量传递的基本方式、质量传递的基本方式 分子传质分子传质(分子扩散分子扩散)： 分子传质定律分子传质定律-描述分子扩散通量描述分子扩散通量(jA表示扩散质量通表示扩散质量通量

4、，量，JA表示扩散摩尔通量表示扩散摩尔通量)或速率的基本定律为或速率的基本定律为。以下是。以下是A、B两组分相互扩散的表达式：两组分相互扩散的表达式：139dzdDjAABA只适用于只适用于分子传质，分子传质，对流引起对流引起的传质不的传质不适用适用 。9 14AAABdcJDdz 第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论2、质量传递的基本方式、质量传递的基本方式 对流传质对流传质 9 15AcANkc定义定义-对流传质是指运动流体与固体表面之间，或两对流传质是指运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递过程。个有限互溶的运动流体

5、之间的质量传递过程。对流传质定律对流传质定律-与对流传热的牛顿冷却定律相似。可与对流传热的牛顿冷却定律相似。可 用下式表示：用下式表示：( /)Aq Ah t 第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论2、质量传递的基本方式、质量传递的基本方式 主体流动现象主体流动现象 179169ffuuuuuudBBdAA总速度总速度 = =分子扩散速度分子扩散速度+ +主体流动速度主体流动速度气相气相 液相液相含义含义-在进行分子传质的同时，各组分的分子微团常处于运动在进行分子传质的同时，各组分的分子微团常处于运动状态，该现象即所谓的主体流动。状态，该现象即所谓

6、的主体流动。第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论3、传质的速度与通量、传质的速度与通量 传质的通量传质的通量 A、以绝对速度表示的传质通量、以绝对速度表示的传质通量设二元混合物的总质量浓度为设二元混合物的总质量浓度为，组分，组分A与与B的质量浓度的质量浓度分别为分别为A、B，以绝对速度表示的质量通量为：，以绝对速度表示的质量通量为：BBAABABBBAAAuunnununun;1()AABBuuuA、B的质量通量的质量通量总的质量通量总的质量通量混合物的绝对速度混合物的绝对速度第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一

7、、质量传递概论3、传质的速度与通量、传质的速度与通量 传质的通量传质的通量 B、以扩散速度表示的传质通量、以扩散速度表示的传质通量(扩散通量扩散通量)mmdAAdAAuuuuuuuu是质量平均速度或者写成：是摩尔平均速度第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论3、传质的速度与通量、传质的速度与通量 传质的通量传质的通量 B、以扩散速度表示的传质通量、以扩散速度表示的传质通量(扩散通量扩散通量)BABAJJJjjj第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论3、传质的速度与通量、传质的速度与通量 传质的通量传质的

8、通量 C、各传质通量之间的关系、各传质通量之间的关系139dzdDjAABA()922AAAjuuAAAABAduDudz 第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论3、传质的速度与通量、传质的速度与通量 传质的通量传质的通量 C、各传质通量之间的关系、各传质通量之间的关系AAAABAduDudz ()932AAABAABdnDnndz 1()AABBuuuAAABBBnunu=AAAmm质量分数：可得：质量可得：质量通量表达式通量表达式第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F一、质量传递概论一、质量传递概论3、传质的速度与通量、传质的速度

9、与通量 传质的通量传质的通量 C、各传质通量之间的关系、各传质通量之间的关系同理可得摩尔通量表达式同理可得摩尔通量表达式(重要重要)c()C()933AAAABABAAABAABdcNDNNdzdcNDxNNdz 第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程1、传质微分方程的推导、传质微分方程的推导 理论基础：理论基础：质量守恒与微分衡算质量守恒与微分衡算 质量守恒定律质量守恒定律dxxdydzyz输入微元质量速率输入微元质量速率 + 反应生成质量速率反应生成质量速率 = 输出微元质量流率输出微元质量流率 + 微元内累积的质量速率微元内累积的质量速率（输

10、出输入）（输出输入）+累积生成累积生成0简写成简写成微分衡算微分衡算输入输入(左左)的为的为F，则输出，则输出(右右)为为dxxFFFdxx输出输入第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程1、传质微分方程的推导、传质微分方程的推导 各项质量速率的分析各项质量速率的分析 dxxdydzyzA、先求（输出输入）、先求（输出输入）组分组分A在在 x 方向方向(加下标加下标x)为例为例因流体流动输入的因流体流动输入的A质量流速为：质量流速为：。因流体浓度因流体浓度梯度存在而发生传质的质量速率梯度存在而发生传质的质量速率(即：质量通量即：质量通量)： 。(其中

11、其中A = dydz)则输入则输入A的总质量速率为：的总质量速率为： (则（输出输入）则（输出输入）Fdxx输出输入A()xAxujdxdydzx第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程1、传质微分方程的推导、传质微分方程的推导 各项质量速率的分析各项质量速率的分析 dxxdydzyzA、先求（输出输入）、先求（输出输入）组分组分A在在 x 方向方向(加下标加下标x)为例为例同理可得同理可得y与与z方向的方向的(输出输出-输入输入)A()yAyujdxdydzyA()zAzujdxdydzzA()xAxujdxdydzx则总的则总的(输出输出-输入输

12、入)为为AAA()()()yAyxAxzAzujujujdxdydzdxdydzdxdydzxyz第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程1、传质微分方程的推导、传质微分方程的推导 各项质量速率的分析各项质量速率的分析 dxxdydzyzB、再求累积的质量速率、再求累积的质量速率设微元体组分设微元体组分A的瞬时质量为的瞬时质量为MA，则其累积速率则其累积速率(变化速率变化速率) MA / AAMdxdydzAAAMVdxdydz第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程1、传质微分方程的推导、传质微分方程的推

13、导 各项质量速率的分析各项质量速率的分析 dxxdydzyzC、反应生成、反应生成A的质量速率的质量速率设单位体积流体反应生成设单位体积流体反应生成A的质量速率的质量速率rA则微元体则微元体A的生成质量速率为的生成质量速率为rA dxdydz 第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程1、传质微分方程的推导、传质微分方程的推导 推导结果推导结果 （输出输入）（输出输入）+累积生成累积生成0将上述各项代入到质量守恒式中将上述各项代入到质量守恒式中展开化简，引入随体导数，并用展开化简，引入随体导数，并用费克定律费克定律代替代替j jA A139dzdDjA

14、ABA第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程1、传质微分方程的推导、传质微分方程的推导 通用的传质微分方程通用的传质微分方程第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程2、传质微分方程的特定形式、传质微分方程的特定形式 不可压缩流体的传质微分方程不可压缩流体的传质微分方程第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传质微分方程2、传质微分方程的特定形式、传质微分方程的特定形式 分子传质微分方程分子传质微分方程第九章第九章 传质概论与传质方程传质概论与传质方程F二、传质微分方程二、传

15、质微分方程2、柱坐标系与球坐标系传质微分方程、柱坐标系与球坐标系传质微分方程 柱坐标系柱坐标系 球坐标系球坐标系第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F一、稳态分子扩散的通用速率方程一、稳态分子扩散的通用速率方程一维稳态分子扩散通用速率方程的积分形式一维稳态分子扩散通用速率方程的积分形式由前面可知，对于一维稳态分子扩散过程，其扩散速率由前面可知，对于一维稳态分子扩散过程，其扩散速率可用式可用式9-33(微分式微分式)描述。描述。c()933CAAAABABdcNDNNdz 将上式分离变量积分，可得一维稳态分子扩散通用速率将上式分离变量积分，可得一维稳态分子扩散通用速率方程的积分形式：方程的积

16、分形式：22111()AAzcAzcABAAABdcdzC DN CcNN 第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F一、稳态分子扩散的通用速率方程一、稳态分子扩散的通用速率方程一维稳态分子扩散通用速率方程的积分形式一维稳态分子扩散通用速率方程的积分形式上式经积分后得：上式经积分后得：下面以下面以10-2为基础讨论各种情况下的传质问题。为基础讨论各种情况下的传质问题。第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 扩散通量方程扩散通量方程第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩

17、散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 扩散通量方程扩散通量方程第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 扩散通量方程扩散通量方程10-6第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 扩散通量方程扩散通量方程10-7第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散

18、的稳态扩散 浓度分布方程浓度分布方程 可用微分式可用微分式9-33求解求解A通过停滞组分通过停滞组分B：NA=常数、常数、NB=0，则，则dNA/dz=0。气相，摩尔分率气相，摩尔分率x用用y表示，且表示，且yA = cA/C 。c()C()933AAAABABAAABAABdcNDNNdzdcNDxNNdz (1)ABAAAC DdyNydz 0(1)AABAAdNC Ddyddzdzydz 第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 浓度分布方程浓度分布方程 可用微分式可用微分式9-33求

19、解求解0(1)AABAAdNC Ddyddzdzydz 101AAdyddzydz积分上式得积分上式得12ln(1)109AyC zC由边界条件可求解由边界条件可求解第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 浓度分布方程浓度分布方程 可用微分式可用微分式9-33求解求解12ln(1)109AyC zC边界条件边界条件: z=z1,yA=yA1 z=z2,yA=yA2yB第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B

20、的稳态扩散的稳态扩散 例题例题第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 浓度分布方程浓度分布方程第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散1、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散 浓度分布方程浓度分布方程第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散2、等分子反方向稳态扩散、等分子反方向稳态扩散 扩散通量方程扩散通量方程等分子反方向扩散特征：等分子反方向扩散特征：NA = = - -NBc()9

21、33CAAAABABdcNDNNdz 10 12AAABdcNDdz 第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散2、等分子反方向稳态扩散、等分子反方向稳态扩散 扩散通量方程扩散通量方程10 12AAABdcNDdz 第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散2、等分子反方向稳态扩散、等分子反方向稳态扩散 浓度分布方程浓度分布方程稳态扩散稳态扩散 NA =常数常数10 12AAABdcNDdz ()0AAABdNdcdDdzdzdz220Ad cdz积分两次积分两次12AcC zC第十章第十章 分子传质分子传质/扩散

22、扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散2、等分子反方向稳态扩散、等分子反方向稳态扩散 浓度分布方程浓度分布方程12AcC zC边界条件边界条件: z=z1,cA=cA1 z=z2,cA=cA212?Cand C第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散3、伴有化学反应的气体稳态扩散、伴有化学反应的气体稳态扩散以下面一级反应为例：以下面一级反应为例：A(g) + C(s)2B(g)包括两个步骤：包括两个步骤：气体组分气体组分A自气相主体扩散至催化剂表面自气相主体扩散至催化剂表面在催化剂表面，气体组分在催化剂表面，气体组分A与固相与固相C反应生成气相

23、反应生成气相B第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散3、伴有化学反应的气体稳态扩散、伴有化学反应的气体稳态扩散 扩散控制过程扩散控制过程特征特征：化学反应极快，反应速：化学反应极快，反应速率远远高于扩散速率，故此过率远远高于扩散速率，故此过程的传质速率由扩散速率确定。程的传质速率由扩散速率确定。扩散通量可用气体扩散定律计算，即可用扩散通量可用气体扩散定律计算，即可用10-2来计算。来计算。第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散3、伴有化学反应的气体稳态扩散、伴有化学反应的气体稳态扩散 扩散控制过程扩散控制过

24、程稳态扩散，则稳态扩散，则A与与B的量不随的量不随时间变化而变化。时间变化而变化。则由反应式：则由反应式：A(g)+C(s)2B(g)得扩散通量关系：得扩散通量关系：代入到式代入到式10-2反应速率快，扩散来的反应速率快，扩散来的A立刻反应，所以可认为立刻反应，所以可认为CA2=0；还可求出；还可求出NB结果略结果略第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F二、气体中的分子扩散二、气体中的分子扩散3、伴有化学反应的气体稳态扩散、伴有化学反应的气体稳态扩散 反应控制过程反应控制过程特征特征：化学反应进行的极慢，远低于扩散速率，故此过程的：化学反应进行的极慢，远低于扩散速率，故此过程的传质速率由反

25、应速率确定，即传质速率由反应速率确定，即A的传质通量等于反应速率。的传质通量等于反应速率。根据一级反应特征知：根据一级反应特征知：21AAckN 21AAcNk第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F三、液体中的分子扩散三、液体中的分子扩散1、扩散速度方程、扩散速度方程 液体中的扩散情况与气体中的扩散计算方法相同，结果液体中的扩散情况与气体中的扩散计算方法相同，结果也相同，只是气体可心用压力表示，而液体中的扩散只也相同，只是气体可心用压力表示，而液体中的扩散只能用浓度表示，在此不再介绍，仅给出结果。能用浓度表示，在此不再介绍，仅给出结果。第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F三、液体中的

26、分子扩散三、液体中的分子扩散2、组分、组分A通过停滞组分通过停滞组分B的稳态扩散的稳态扩散第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F三、液体中的分子扩散三、液体中的分子扩散3、等分子反方向稳态扩散、等分子反方向稳态扩散第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F四、固体中的扩散四、固体中的扩散与固体结构无关的扩散与固体结构无关的扩散多孔固体中的扩散多孔固体中的扩散费克型扩散费克型扩散纽特逊型扩散纽特逊型扩散过渡型扩散过渡型扩散分分类类按均匀固体处理，按均匀固体处理，可以用在流体中处可以用在流体中处理方法处理，即可理方法处理，即可用用9-33式处理式处理第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散F四

27、、固体中的扩散四、固体中的扩散 与固体结构无关的扩散与固体结构无关的扩散d远大于流体分子运动的平远大于流体分子运动的平均自由程，符合费克定律。均自由程，符合费克定律。d小于流体分子运动的平均小于流体分子运动的平均自由程，用纽特逊扩散通量自由程，用纽特逊扩散通量方程。方程。分子运动的平均自由程：分子运动的平均自由程：在无规则热运动时，一个分子与另一个分子碰在无规则热运动时，一个分子与另一个分子碰撞以前所走过的平均距离，可用书上撞以前所走过的平均距离，可用书上10-46式给出。式给出。第十章第十章 分子传质分子传质/扩散扩散作业：作业：P239 习题习题1、2第十一章第十一章 对流传质对流传质F一

28、、对流传质系数一、对流传质系数1、对流传质机理、对流传质机理湍流主体湍流主体cAb缓冲区缓冲区层流内层层流内层溶液溶液(溶质为溶质为A) u只有分只有分子扩散，子扩散，用费克用费克定律定律涡流扩散与分子涡流扩散与分子扩散同时存在，扩散同时存在，均不能忽略均不能忽略涡流扩散与分子扩散涡流扩散与分子扩散同时存在，但分子扩同时存在，但分子扩散可忽略散可忽略传质方向传质方向问题：三层中哪一层传热阻力最大？问题：三层中哪一层传热阻力最大？哪一层温度梯度最大？传质中规律哪一层温度梯度最大？传质中规律是一样的吗？是一样的吗？问题：主体平均浓度问题：主体平均浓度cAb是多少？是多少？) 111(1AAbAbd

29、AucAuc主体平均浓度定义式为主体平均浓度定义式为11-1。能吸收溶质的固体能吸收溶质的固体第十一章第十一章 对流传质对流传质F一、对流传质系数一、对流传质系数2、浓度边界层、浓度边界层形成原因：浓度差形成原因：浓度差能吸收溶质的固体能吸收溶质的固体溶液溶液(溶质为溶质为A)边界层的边界层的会合会合进口段进口段长度长度第十一章第十一章 对流传质对流传质F一、对流传质系数一、对流传质系数2、浓度边界层、浓度边界层 浓度边界层厚度的定义浓度边界层厚度的定义主流区主流区 cA0浓度浓度cA增大增大浓度边界层厚度定义：指与壁面浓度差达到最大浓度差浓度边界层厚度定义：指与壁面浓度差达到最大浓度差的的0

30、.99时，即可认为边界层结束，进入主流区。时，即可认为边界层结束，进入主流区。刚好达到刚好达到 cA0，即与壁的浓度差，即与壁的浓度差达到最大浓度差达到最大浓度差cAs - cA0D第十一章第十一章 对流传质对流传质F一、对流传质系数一、对流传质系数3、对流传质系数、对流传质系数 对流传质系数定义对流传质系数定义对流传热速率公式对流传热速率公式)(fwtthAq对流传质速率公式对流传质速率公式() 11 2AcAsAbGk A cc对流传热速率对流传热速率=对流传热系数对流传热系数传热面积传热面积推动力推动力(温差温差)对流传质速率对流传质速率=对流传质系数对流传质系数传质面积传质面积推动力推

31、动力(浓度差浓度差)对流传质系数对流传质系数kc影响因素复杂：液体的性质、壁面几何影响因素复杂：液体的性质、壁面几何形状与粗糙度、流速等，很难确定。形状与粗糙度、流速等，很难确定。第十一章第十一章 对流传质对流传质F一、对流传质系数一、对流传质系数3、对流传质系数、对流传质系数 对流传质系数的求解对流传质系数的求解() 11 2AcAsAbGk A cc当当y=0(即在壁面处即在壁面处)，传质是在壁与邻近流体间进行，从前面的动量传递，传质是在壁与邻近流体间进行，从前面的动量传递可知，紧贴壁面的流体流速为可知，紧贴壁面的流体流速为0，且属于层流内层。则此处的传质是，且属于层流内层。则此处的传质是

32、A分分子在静止的流体中的分子扩散。所以其传质通量可用子在静止的流体中的分子扩散。所以其传质通量可用费克定律费克定律计算：计算：AAGN A传质通量是单位传质通量是单位面积上，单位时面积上，单位时间内通过的量间内通过的量()AcAsAbAcAsAbNk ccNkcc第十一章第十一章 对流传质对流传质F一、对流传质系数一、对流传质系数3、对流传质系数、对流传质系数 对流传质系数的求解对流传质系数的求解AcAsAbNkcc9 13AAABdcJDdz 0AAABydcNDdz y=0时，流体静止，没时，流体静止，没有主体流动，以扩散速有主体流动，以扩散速度表示的通量与以绝对度表示的通量与以绝对速度表

33、示的相等。速度表示的相等。0ABAcyAsAbDdckccdy第十一章第十一章 对流传质对流传质F一、对流传质系数一、对流传质系数3、对流传质系数、对流传质系数 等分子反方向扩散时的对流传质系数等分子反方向扩散时的对流传质系数由前面知等分子反方向扩散结果可知：由前面知等分子反方向扩散结果可知：由对流传质通量表达：由对流传质通量表达：0c12()AAANk cc0c ABDkz气相时，可先气相时，可先将将c化为化为p再求再求传质系数传质系数G0 ABDkRT zGckk RTABGBMD pkRT zp第十一章第十一章 对流传质对流传质F一、对流传质系数一、对流传质系数3、对流传质系数、对流传质

34、系数 组分组分A通过停滞组分通过停滞组分B的扩散的扩散由前面知组分由前面知组分A通过停滞组分通过停滞组分B的扩散结果可知：的扩散结果可知：由对流传质通量表达：由对流传质通量表达：12()AGAANkpp0GGBMpkkp10-7G0 ABDkRT z还可求出其它还可求出其它形式的对流传形式的对流传质系数，在此质系数，在此不作介绍。不作介绍。第十一章第十一章 对流传质对流传质F二、平板壁面对流传质二、平板壁面对流传质1、平板壁面层流传质的精确解、平板壁面层流传质的精确解 传质微分方程的简化传质微分方程的简化0yxzuuuxyz22(11 29)AAAxyABcccuuDxyy222222()()

35、(942)yxzAAAAAABAuuuDcccccDRxyzDxyzAAAAAxyzDcccccuuuDxyz=0无反应无反应=0在在z方向上浓方向上浓度分布均匀度分布均匀=00 xyz连续性方连续性方程程=0可用量阶可用量阶分析忽略分析忽略=0结果结果第十一章第十一章 对流传质对流传质F二、平板壁面对流传质二、平板壁面对流传质1、平板壁面层流传质的精确解、平板壁面层流传质的精确解 传质微分方程的简化传质微分方程的简化22(4 13)xxxxyuuuuuxyy22(8 13)xytttuuxyy22(11 29)AAAxyABcccuuDxyy与对流传与对流传热与动量热与动量传递对比传递对比第

36、十一章第十一章 对流传质对流传质F二、平板壁面对流传质二、平板壁面对流传质1、平板壁面层流传质的精确解、平板壁面层流传质的精确解 传质微分方程的求解传质微分方程的求解22(11 29)AAAxyABcccuuDxyy与对流传热求解与对流传热求解方法相同，用无方法相同，用无因次浓度因次浓度cA*、与、与无因次无因次位置位置代替代替2*22*0(11 31)(11 32)(4 15)00(11 30)2AAccuAsAcScyccDDxAAsAABABd cdcScfdd边界条件：边界条件：y=0=0，cA=cAs cA*=0 y， cA=cA0 cA*=1第十一章第十一章 对流传质对流传质F二、

37、平板壁面对流传质二、平板壁面对流传质1、平板壁面层流传质的精确解、平板壁面层流传质的精确解 传质微分方程的求解传质微分方程的求解求求解解结结果果1 31 31/21/301/21/31/21/301/21/31/21/31/21/31/21/31/21/3Pr0.332RePr0.332Re0.664RePr0.664Re0.332RePr0.332Re0.664RePr0.664Re/tDABxxcxxABmLcmLxxxxmLmLScDkhkScxxDkhkScLLNuShScNuShSc对流传热对流传热对流传质对流传质第十一章第十一章 对流传质对流传质F二、平板壁面对流传质二、平板壁面对

38、流传质1、平板壁面层流传质的精确解、平板壁面层流传质的精确解 例题例题4、有一块厚度为、有一块厚度为10 mm、长度为、长度为200 mm的萘板。在萘板的一的萘板。在萘板的一个面上有个面上有0的常压空气吹过，气速为的常压空气吹过，气速为10 m / s。求传质通量。求传质通量NA。0下，空气下，空气-萘系统的扩散系数为萘系统的扩散系数为5.14106 m2 / s。萘的蒸气压为。萘的蒸气压为0.0059 mmHg。固体萘的密度为。固体萘的密度为1152 / m3。临界雷诺数。临界雷诺数Rexc = 3105。由于萘在。由于萘在空气中的扩散速率很低，可认为空气中的扩散速率很低，可认为uys =

39、0。0下空气的物性值为：下空气的物性值为：= 1.293 kg / m3，= 1.75105 N s / m2。第十一章第十一章 对流传质对流传质F二、平板壁面对流传质二、平板壁面对流传质1、平板壁面层流传质的精确解、平板壁面层流传质的精确解 例题例题502.63Re1.478 10ReABLxcScDLus/m.ScReLD.kk/LABcmcm01360664031210解解00()AcmAsANkcc00AAscc可用萘的饱和蒸汽压计算-924.70 10/()ANkmolms第十一章第十一章 对流传质对流传质F二、平板壁面对流传质二、平板壁面对流传质2、平板壁面层流传质的近似解、平板壁

40、面层流传质的近似解 与对流传热相似，是利用浓度边界层积分传质方程求解与对流传热相似，是利用浓度边界层积分传质方程求解结结果果与与精精确确解解完完全全一一致致1 31 31/ 21/ 301/ 21/ 31/ 21/ 301/ 21/ 31/ 21/ 31/ 21/ 31/ 21/ 31/ 21/ 3Pr0.332RePr0.332Re0.664RePr0.664Re0.332 RePr0.332 Re0.664 RePr0.664 Re/tDABxxcxxABmLcmLxxxxmLmLScDkhkScxxDkhkScLLNuShScNuShSc第十一章第十一章 对流传质对流传质F二、平板壁面对流传质二、平板壁面对流传质3、平板壁面湍流传质的近似解、平板壁面湍流传质的近似解 与对流传热相似，是利用浓度边界层积分传质方程求解与对流传热相似，是利用浓度边界层积分传质方程求解对流传热对流传热0.81/30.81/30.81/30.0292RePr0.0365RePr0.0365 RePrxxmLmLkhxkhLNu对流传质对流传质00.81/ 300.81/ 30.81/ 30.0292Re0.0365Re0.0365 ReABcxxABcmLmLDkSc