质量传输ppt课件

1、第三篇 质量传输.绪 论 物质从体系的某一部分迁移到另一部分的景象称为质量传输，简称传质。 研讨对象：物质的分子、原子的迁移，而不研讨物质微团、颗料甚至更大体积物质在空间的挪动。 研讨目的：传质过程中浓度场特征的变化及与此相关的问题，不研讨分子、原子的运动方式。.金属热态成形过程中的质量传输景象 均一形状相体系中不同空间 不同形状相间的组分浓度或化学位差别 流体的宏观流动将物质从一处迁移到另一处 溶质再分配 分散退火 浸透 钎焊. 质量传输常受动量传输和热量传输影响 砂型、砂芯加热枯燥时，水分子的迁移就受型、芯外表传热，炉气运动要素的影响。 研讨质量传输问题时，必需掌握热量传输、动量传输的知识

2、，进展综合性的运用。.本篇内容包括： 质量传输的三种根本方式 .11.2 菲克第一定律11.1 质量传输方式、浓度与物质流11.3 菲克第二定律11.4 固体中的分散与分散系数11.5 流体和多孔介质中的分散与分散系数本章内容包括.本次课主要讲授：要求掌握： 1、分散传质、对流传质和相间传质的根本含义； 2、几种不同的浓度表示方式 ； 3、菲克第一、第二定律的表达式及言语描画 。11.2 菲克第一定律11.1 质量传输方式、浓度与物质流11.3 菲克第二定律11.4 影响分散的要素.本章主要引见传质研讨中的根本概念、重要术语和根底定律。 物质的分子或原子在空间的迁移方式根本有三种分散传质对流传

3、质相间传质.分散传质 由于体系中某组分存在分布不均的浓度差而引起的质量传输称为分散传质。 在绝对零度以上，物质的分子或原子总处于不规那么的热运动形状，此时不仅发生能量交换，物质的分子或原子也能够迁移。 当体系中某一组元的浓度分布不均时，由高浓度区迁出的该组元分子或原子数目将比由低浓度区迁进的分子或原子数目多，使两区的浓度差减弱，出现了质量传输。.对流传质 在流体中，由于流体宏观流动引起物质从一处迁移到另一处的景象称为对流传质。 对流传质过程中，既存在流体主运动引起的传质，也会出现流体中某组元浓度场引起的分散传质。 对流传质与流体的流动形状、流体动量传输亲密相关，其机理与对流换热类似。 .相间传

4、质 相间传质既有分子或原子的分散传质，又有流体中的对流传质。 相间传质是经过不同相的相界面进展多种传质过程的综合。 钢件渗氮热处置时是经过气、固界面进展的 在相界面上有时发生集聚形状的变化或化学反响，相界面两边介质的性质和运动形状等都对相间传质有影响。.各种浓度表示法和定义 . 单位时间内经过单位截面的物质 i 组分摩尔数称为i组分的摩尔传质通量 J i ； 单位时间经过单位截面的i组元的质量称为 i 组元的质量传质通量 j i 。 . 如下图，设有一根固溶体合金棒，在沿其长度方向 x 存在着浓度梯度。 经高温加热假设干时间后，因溶质原子的迁移而逐渐到达成分均匀。 虽然固体金属中单个原子的运动

5、是无规那么的，但从大量溶质原子的统计来看显然有更多的原子是自浓度高的一边移向浓度低的另一边分散，即存在着溶质原子的分散流。 11.2 菲克第一定律 . A. Fick 指出：在单位时间内经过垂直于分散方向的单位截面积的分散物质流量(称为分散通量 J )与该截面处的浓度梯度呈正比。这个规律称为菲克第一定律或分散第一定律。 设分散是沿着 x 轴方向进展的，即浓度梯度为d C / d x， 那么菲克第一定律可写成方程式 ：D m2 / sJ kg / s . m2 .用化学位表示的菲克第一定律： . 求出的是瞬时物质通量，但传质过程会引起体系内浓度梯度随时间发生变化，即出现了浓度场。 浓度场随时间发

6、生变化的分散传质形状称为不稳定(或非稳态)分散传质。 对于不稳定分散传质，并且分散过程无化学反响，可根据质量守恒定律，经过对体系中微元体列出质量平衡式，就可获得浓度场的微分方程，得出菲克第二定律。.11.3 菲克第二定律 .为简化问题的研讨，这里只讨论在x轴方向上的一维分散问题。 如下图，单位时间内分散输入和输出微元体xyz的摩尔浓度的差值为： 同除xyz.11.4 固体中的分散与分散系数P 258 11.4.5. 由分散第一定律可以看出，单位时间内分散通量的大小分散速度的快慢取决于分散系数 D 和浓度梯度。 因此在一定的条件下，分散的快慢主要取决于分散系数 D。R=8.314J/Kmol分散

7、系数与温度和分散激活能等有关，可用Arrhenius公式表示：. 温度是影响分散系数的最主要要素。温度越高，原子的能量越大，越易发生迁移，分散系数越大。 碳在-Fe 中分散时，D 0 =2.010-5 m2 / s，Q=140103 J / mol。 R=8.314J/Kmol，试计算在927和1027 时的碳的分散系数，并阐明温度对分散的影响。根据Arrhenius公式：. 可见，温度从927提高到1027，就使分散系数添加3倍，即渗碳速度添加了3倍。.FCC 致密度 74%BCC 致密度 68%HCP 致密度 74%.研讨生入学试题选.北科大考研试题2002五、写出菲克第一定律的表达式，并阐明其意义。简述影响分散的要素。10分.五、简述菲克第一、二定律