第七章：传质与分离过程概论解析.ppt

第七章：传质与分离过程概论 主讲人：穆韡 * * 7.1. 概述 7.1.1.传质与分离方法 7.1.2.相组成的表示方法 7.1.1.传质与分离方法 1.传质分离过程：依靠物质从一相到另一 相传递过程，叫传质分离过程。 2.传质分离过程的依据：依据混合物中各 组分在两相间平衡分配不同。 7.1.1.传质与分离方法 1.平衡分离过程：借助分离媒介（热能、溶剂、吸附剂等）使均相混合物系统变为两相体系。 2.速率分离过程：借助某种推动力（如压力差、温度差、电位差等）的作用，利用不同组分扩散速率不同，实现分离。 （1）气体吸收 选择一定的溶剂（外界 引入第二相）造成两相，处理气体 混合物。 （2）液体蒸馏 对于液体混合物加热， 使混合物内部造成两相，利用不同 组分挥发性的差异，使得液体混合 物得以分离。 （4）固体干燥 对含一定湿分的固体提供 一定的热量，使溶剂汽化，利用湿分 压差，使湿分从固体表面或内部转移 到气相，从而将含湿分的固体物料得 以净化。 （3）萃取与浸取 对于液-液混合物或液- 固混合物进行类似气体吸收的分离方 法，利用溶剂中不同组分溶解度的差 异，对组分进行分离。 7.1.2.相组成表示法 1．质量分率与摩尔分率 质量分率：在混合物中某组分的质量占 混合物总质量的分率。 摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数 占混合物总摩尔数的分率。 气相： 液相： 质量分率与摩尔分率的关系： 2．质量比与摩尔比 质量比：混合物中某组分A的质量与惰性 组分B（不参加传质的组分）的 质量之比。 摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰 性组分摩尔数之比。 气相： 液相： 质量分率与质量比的关系： 摩尔分率与摩尔比的关系： 3．质量浓度与摩尔浓度 质量浓度：单位体积混合物中某组分的质量。 摩尔浓度：单位体积混合物中某组分的摩尔数。 质量浓度与质量分率的关系： 摩尔浓度与摩尔分率的关系： c—混合物在液相中的总摩尔浓度，kmol/m3； ?—混合物液相的密度，kg/m3。 4．气体总压与理想气体中组分的分压 总压与某组分的分压之间的关系: 摩尔比与分压之间的关系: 摩尔浓度与分压之间的关系: 7.2. 质量传递的方式与描述 7.2.1.分子传质（扩散） 7.2.2.对流传质 7.2.3.相际间的传质 分子扩散现象： 7.2.1. 分子扩散 分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存 在浓度差，则因分子无规则的热运动使 该组分由浓度较高处传递至浓度较低处， 这种现象称为分子扩散。 扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截 面积扩散的物质量，J表示， kmol/(m2·s)。 菲克定律：温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一 点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。 JA—组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2·s）； —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。 负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿 着浓度降低的方向进行 理想气体： = 分子扩散两种形式：等分子反向扩散，单向扩散。 1．等分子反向扩散及速率方程 JA JB (1)等分子反向扩散 T P pA2 pB2 T P pA1 pB1 1 2 等分子反向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率 大小相等，方向相反。 总压一定 = JA=－JB　　 DAB=DBA=D （2）等分子反向扩散传质速率方程 传质速率定义：任一固定的空间位置上， 单位时间 内通过单位面积的物质量，记作N, kmol/(