传输原理教案传质市公开课获奖课件

1、第三篇 质量传播 第13章 对流传质 第十三章 对流传质 （p286）对流传质概念： 是指流体流动情况下质量传输。或者是流动流体中，某组分向 “与固相或其它流体相” 相界面上传质。对流传质与扩散传质不同点： 除了有扩散传质过程外，还有流体微团因紊流而发生物质迁移。1第1页第1页菲克第一定律引出扩散系数概念是考虑了某一距离间由于物质浓度差引起物质迁移问题。第三篇 质量传播 第13章 对流传质 本节传质系数： 是考虑到对流传质经常出现在相界面上特点而提出，是一个百分比常数k：k=(JA) / (CAO-CA ) 。JA: 界面上物质A传质通量。CAO: 物质A在界面上浓度。CA: 流体主流中物质A

2、浓度。菲克第一定律：扩散通量与其浓度梯度成正比，方向与浓度梯度方向相反2第2页第2页D: 扩散系数。JA: 界面上物质A传质通量。CAO: 物质A在界面上浓度。CA: 流体主流中物质A浓度。第三篇 质量传播 第13章 对流传质 假如界面处流体中只有扩散传质， 则百分比常数 k （对流传质系数）为：3第3页第3页第三篇 质量传播 第13章 对流传质 1924年，刘易斯（Lewis）、惠特曼（Whitman）研究结论：在流体和相界面间出现传质时，和动量传播边界层相同，也是存在一个紧贴界面 “有效界面层”（即薄膜）13.1 传质系数和传质系数模型 (P286)4第4页第4页第三篇 质量传播 第13章

3、 对流传质 “有效界面层”（即薄膜）特性下列：薄膜流体只能做层流流动， 不与浓度均匀流体主流紊流混合， 因此在膜内传质属于扩散传质。2. 薄膜层内浓度分布是稳定。5第5页第5页 刘易斯和惠特曼理论，事实上是把流体对流传质简化成为：界面处“有效边界层”内稳定扩散传质， 即：仅仅是有效边界层厚度受到流体流动情况影响。 边界层内浓度分布能够按照线性分布处理。这样通过薄膜扩散摩尔通量为：又由于公式（13-1）第三篇 质量传播 第13章 对流传质 因此，对流传质系数k 为：6第6页第6页公式与试验结果较吻合，但是时间 t 难以测定。第三篇 质量传播 第13章 对流传质 13.1.2 传质系数渗入模型和表

4、面更新理论 p287传质系数渗入模型：溶质渗入理论（希格比 Higbie，1935年）希格比认为液体在流动过程中每隔一定期间 t 发生一次完全混合，使液体浓度均匀化，在时间 t 内，液相中发生不再是定态扩散过程，而是非定态扩散过程。依据上述假设经数学描述得到：对流传质系数k 为：7第7页第7页与试验结果较吻合，但S难求。第三篇 质量传播 第13章 对流传质 表面更新理论（丹克沃 Danckwerts,1951年） 丹克沃茨认为液体在流动过程中表面不断更新，即不断地有液体从主体转为界面而暴露于气相中，这种界面不断更新使传质过程大大强化，其原因在于本来需要通过缓慢扩散过程才干将溶质传至液体深处，现

5、通过表面更新，深处液体就有机会直接与气体接触以接受传质。定义S为表面更新频率，通过数学描述并求解得到：8第8页第8页13.1.3 气体原子在金属液中传质系数测定p288 （看）第三篇 质量传播 第13章 对流传质 9第9页第9页13.2.1 对流传质流量 对流传质通量与扩散传质通量不同： 对流传质通量除了含有由某种组分在流体分布中浓度梯度引发扩散通量外，还应含有由流体流动引发传质通量。13.2.2 组分守恒方程（对流传质微分方程）对流传质微分方程推导：主要利用质量守恒原理 + 连续性方程 第三篇 质量传播 第13章 对流传质 13. 2 对流传质微分方程 p28910第10页第10页对流传质微

6、分方程推导环节: （1）在流动流体中，按照静止三维坐标取一个微元体。（2）依据质量守恒原理，考虑组分A在单位时间内由扩散和流体流动输入和输出该微元体组分A摩尔数关系：A在微元体中积累率=输入微元体A摩尔流率 输出微元体A摩尔流率推导得：p290 广义传质方程公式（13-12）和（12-13）当稳定传质时候，得到公式（13-14）和（13-15）固相中稳定传质：公式（13-16）和（13-17）第三篇 质量传播 第13章 对流传质 11第11页第11页金属液除器气处理办法：金属液在真空中沿斜面连续往下流动。金属液体中气体转移到真空后被抽走。分析推导：书本p291 图13-4 13. 3 气体与下降液膜间传质 p291 局部长度（x）上传质时： P 292, 公式（13-25）整个传质长度（x）上传质时： P 292, 公式（13-26）第三篇 质量传播 第13章 对流传质 12第12页第12页浓度边界层传质： 是流体流过固体平面时，与平板间出现传质过程。13.4.1 平板层流边界层中对流传质 p293P295 公式（13-39）：长度为L平板，平均传质系数为：13. 4 浓度边界层传质 p293 第三篇 质量传播 第13章 对流传质 13第13页第13页第三篇 质量传播 第13章 对流传质 13.4.2 平板紊流边界层中对流传质 p296平板紊流浓度边界层传质系数公式：P296