传递过程原理09剖析.ppt

* * * * * * * * * * * 9.3.气相-固相反应中的扩散 当燃烧温度很低时， ＜＜ （动力燃烧）； 当燃烧温度很高时， ＞＞ （扩散燃烧）； 9.3.气相-固相反应中的扩散 9.3.2颗粒外表有阻力的质量传递和化学反应过程 当颗粒外表面产生的传质阻力相对于颗粒本身不能忽略，一部分的浓度驱动力要消耗于克服外表面的阻力，反应物料颗粒表面的浓度比液体主体的小。在10.7.1到10.7.3部分多孔介质的质量传递阻力都表现为影响系数，借此颗粒的反应速度看作阻力的结果。每单位体积的反应速度（单位体积单位时间的摩尔数）对于一阶反应由下式： （10.217） 对于特定的体积Vp，每单位体积的反应速度（单位体积单位时间的摩尔数）： （10.218） 有外部质量阻力存在，的值（颗粒表面的浓度）小于液体主体的，并且是未知的。然而，当外部传质阻力系数的值已知，由液体主体到颗粒的传质速度： （10.219） 得到： （10.220） 代入方程10.219，得到： （10.221） 方程上下同除Vp得到反应速度（单位体积单位时间的摩尔数）： （10.222） 其中。 9.4.气相在多孔材料中的扩散系数9.4.1普通扩散 当孔径远大于平均自由程时，扩散任遵循菲克定律，属于普通扩散。但是区别： 1、多孔介质的扩散面积。是孔面积，不是总面积； 2、多孔介质介质的空隙是不规则的，扩散路径迂回曲折； 则扩散系数，采用有效扩散系数，即： 9.4.气相在多孔材料中的扩散系数9.4.1普通扩散 ——有效扩散系数； ——扩散系数； ——孔隙率； ——曲折因数（该系数是大于1的数，用以校正扩散方向所增加的距离，由实验定。） 9.4.气相在多孔材料中的扩散系数9.4.2克努森扩散 ——有效扩散系数； ——扩散系数； ——孔隙率； ——曲折因数（该系数是大于1的数，用以校正扩散方向所增加的距离，由实验定。）  * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第九章 相间传质 §9.1双重阻力传质理论（双模理论） §9.2气相-液相反应中的扩散 §9.3气相－固相反应中的扩散 §9.4气体在多孔材料中的扩散系数 第九章 相间传质 前面涉及的理论课程是在单一相内的质量传递，没有间断性的存在。然而，在很多重要的质量传递应用中，物质是要在相间进行传质的。 在蒸馏过程中，蒸汽和液体在分馏塔中接触，更易挥发的物质就从液体传递到蒸汽中，与此同时不易挥发的物质就以相反的方向传递。这是等分子反扩散的一个例子。在气体吸收中，可溶气体扩散到表面，溶解在液体中，然后进入到液体的主体中，而载气并没有被传递。在这两个例子当中，一相为液体一相为气体。然而在液液萃取中，溶质从一种液体溶剂通过相界面传递到另一种液体溶剂，在晶体的溶解中，溶质是从固体传递到液体。 第九章 相间传质 每一个过程都有一个共同的特征，就是物质通过界面的转移。因为没有物质积聚在界面处，所以界面两侧的物质转移率是相同的，物质本身的浓度梯度会自动的调节它与在某一相中物质转移的阻力是成比例的。如果在界面间的转移没有阻力，则界面两侧的浓度就与相平衡有关。 然而，在相界处传输阻力的存在与否是主要的争议点，所呈现出的阻力都不大，除了在晶体壳的位置，在后面讨论中会假设在界面处存在相平衡。然而如果运用表面活化剂的话，界面阻力就会存在并且集中出现在界面处。 第九章 相间传质 两液相间的质量传递速率取决于两相的物理性质，浓度，界面区域和湍流度。所以就要求质量传递设备可以在相间有大的接触面积，还要提升液体的湍流度。 在大多数的工厂中，两液相采用逆流的方式连续接触。所以在稳态过程中，尽管液体中每一种成分的构成在通过设备时是不断变化的，但是在每一个点的条件是不随时间变化的。在大多数工厂设备中，流动模式相当的复杂，