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PrinciplesofChemicalEngineering化工原理1第5章气体吸收25.3扩散理论

吸收操作是溶质从气相转移到液相的传质过程。它包括以下三个步骤：①溶质由气相主体传递到气液两相界面气相的一侧，即溶质在气相内传递；②溶质在相界面上溶解，从相界面气相一侧进入液相一侧；③溶质从相界面液相一侧传递到液相主体，即溶质在液相内传递。气相或液相到气液相界面之间的传质称为对流传质。可见，吸收过程涉及两相间的物质传递。3对流传质的两种方式分子扩散:因微观分子热运动而使组分从浓度高处扩散到浓度低处的传质方式。

湍流扩散:由于流体质点的湍流运动，使组分从浓度高处向浓度低处的传质方式，又称涡流扩散。---发生在静止流体、层流流动的流体中，

靠分子热运动进行的。---发生在湍流流动的流体中，靠流体微团的脉动进行的。一般认为，对流传质过程是分子扩散和湍流扩散共同作用的结果。45.3.1菲克定律扩散通量（扩散速率）J：单位时间内通过单位面积扩散的物质的量，kmol/(m2.s)

。分子扩散定律（菲克定律）

二元体系中，某组分沿任一方向的分子扩散速率与该组分在该方向上的浓度变化率（梯度）成正比，即

而且。5

式中JA——组分A的扩散速率，kmol/(m2﹒s)；

dcA/dZ——组分A沿扩散方向Z上的浓度梯度，kmol/m4；

DAB——A在B中的分子扩散系数，简称扩散系数，m2/s；

负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反。对于理想混合气体，由于

因此，菲克定律可表达为：6传质通量（传质速率）

N：相对于静止面的摩尔传质速率，

kmol/(m2.s)

。受物质宏观运动和分子扩散共同影响。um-----整体宏观移动速度；uD-----分子扩散速度。传质通量75.3.2一维稳定分子扩散

1．等摩尔逆向扩散等摩尔逆向扩散：AB组成的混合物中，AB两组分的传质方向相反而传质通量大小相等。特点：常数根据菲克定律8积分可推导得同理，上述结论完全适用于组分B9

2．通过恒定截面积的单向扩散单向扩散：是指组分A通过静止（或不扩散）组分B的分子扩散。特点：将菲克定律带入上式，得10移项可得：整理后可得积分可得因得11代入上面式子，整理可得其中，称为漂流因子同理，对于液相中的单向扩散12思考：为什么单向扩散比等摩尔相互扩散多一个大于1的漂流因数？答：等分子相互扩散中，N＝0，无总体流动。单向扩散中，N0，有总体流动。因而单向扩散的扩散通量要比等分子相互扩散的大。思考：混合物中A组分的浓度愈高，漂流因数则如何变化？为什么？答：135.3.3扩散系数

1.气体的扩散系数气体的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为。

通常对于二元气体Ａ、B的相互扩散，Ａ在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数相等，因此14（低压，室温）对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒（Fuller）等提出的公式：152液体的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此液体的扩散系数要比气体的小得多，其量级为。对于很稀的非电

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