第2章 传质的理论基础1.ppt

* 5min * 5min * 5min, 注意单位(kmol /m2·s) * 5min * 等分子反方向：二元混合物，组分A、B进行反方向扩散，二者（摩尔）扩散通量相等。 * * 10min * 热质交换原理与设备 李琼 * 组分A通过停滞组分B的扩散（单向扩散） 分离变量，积分 NB=0 * 热质交换原理与设备 李琼 * 变形 其中 PBM称为组分B的对数平均分压 其中 变形 * 热质交换原理与设备 李琼 * 比较双向和单向扩散： ——漂流因数 漂流因数大于1表明：由于主体流动而使物质A的传递速率较之单纯的分子扩散要大一些。 [例2-2] * 热质交换原理与设备 李琼 * [例2-2] 解题思路 该扩散为单向扩散； 类似圆筒壁导热； r0 r * 热质交换原理与设备 李琼 * 2.2.3 液体中的稳态扩散过程 液体中的扩散通量方程 气体稳态扩散：D，C=const 液体稳态扩散：组分A的D随C变化，且C≠const * 热质交换原理与设备 李琼 * 2.2.3 液体中的稳态扩散过程 等分子反方向扩散 组分A通过停滞组分B的扩散 当液体为稀溶液时 注意：斐克定律适用于液体时，只能直接运用浓度，不能引进分压力以及理想气体关系式！ * 热质交换原理与设备 李琼 * 2.2.4 固体中的稳态扩散过程 包括气体、液体和固体在固体内部的扩散； 专业实例：固体物料的干燥、固体吸附、固体除湿等； 分类： 与固体内部结构无关的稳态扩散 与固体内部结构有关的多孔固体中的稳态扩散 斐克型扩散 克努森扩散 过渡区扩散 * 热质交换原理与设备 李琼 * 2.2.4 固体中的稳态扩散过程 与固体内部结构无关的稳态扩散 此式只适用于扩散面积相等的平行平面间的稳态扩散。 固体扩散中组分A的浓度一般很低，CA/C≈0 * 热质交换原理与设备 李琼 * 2.2.4 固体中的稳态扩散过程 若扩散面积不等， kmol/s 对于圆筒： 对于球体： 摩尔速率 溶解度S 当气体在固体中扩散时，溶质的浓度常用溶解度S表示。 m3（溶质A）（STP）/[kPa·m3(固体)] STP表示标准状态，即273K，101.3kPa S与CA的关系： S单位还可以是kmol/m3atm,这时 * 热质交换原理与设备 李琼 * * 热质交换原理与设备 李琼 * 质量速率： 压力速率： kg/s Pa/s * 热质交换原理与设备 李琼 * 与固体内部结构有关的多孔固体中的稳态扩散 斐克型扩散 克努森扩散 过渡区扩散 2.2.4 固体中的稳态扩散过程 * 热质交换原理与设备 李琼 * 斐克型扩散（容积扩散） 条件： p越大（密度越大），λ越小； 密度大的气体和液体在多孔固体扩散时，一般发生斐克型扩散 有效扩散系数 平均自由程 * 热质交换原理与设备 李琼 * 克努森扩散 条件： DKA克努森扩散系数 处于低压下的气体在多孔固体中扩散时，一般发生克努森扩散。 * 热质交换原理与设备 李琼 * 过渡区扩散 条件： 当0.01≤Kn≤10时，为过渡区扩散。 【例2-3】 【例2-3】 Known: N2，He在毛细管扩散； Find：N2的NA Solution： 判断扩散类型； 确定扩散系数； 求NA。 * 热质交换原理与设备 李琼 * * 热质交换原理与设备 李琼 * 2.2.5 扩散系数及其测量 质量扩散系数D和动量扩散系数ν及热量扩散系数α具有相同的单位（m2／s）或（cm2／s）， 都属于分子行为，分别引起流体相邻层间的物质迁移、能量传递与动量交换， 扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。 质扩散系数一般要由实验测定。 * 热质交换原理与设备 李琼 * 气-气质扩散系数和气体在液体中的质扩散系数D（m2／s) 表2-1 注：液相质扩散D比气相D低一个数量级以上。固相D比液相D还将低大约一个数量级。 * 热质交换原理与设备 李琼 * 【例2-4】 在其他p、T状态下： 【例2-4】 Known: 水面蒸发问题； Find：D；mA;G=mA×A Solution： 判断扩散类型为气体单向扩散，A为水蒸气； D的修正； 由φ求水蒸气分压力PA，2； 求mA，注意与NA的区别。 * 热质交换原理与设备 李琼 * 习题2-15 Known: 氢气通过圆管径向的扩散； Find：mA; Solution： 判断扩散类型为氢气在固体中的稳态扩散； 溶解度的应用； 求mA，注意与NA的区别。 * 热质交换原理与设备 李琼 * 分析求解扩散传质问题思路： 判断扩散类型； 正确选用通量方程； 求解问题。 注意： 单位； 传质路径 * 热质交换原理与设备 李琼 * * 热质交换原理与设备