化工原理下2-2 传质机理.ppt

* 组分A通过气膜、液膜的扩散通量方程分别为 2.对流传质系数的确定 * 设对流传质速率方程分别为 比较得 气膜对流 传质系数 液膜对流 传质系数 比较得 * 根据双膜模型，推出 双膜模型 模型参数 液膜厚度 zL 气膜厚度 zG ∝ ∝ 或 * 思考题 作业题: 4 1.何为“总体流动”，对传质过程有何影响？ 2.何为“漂流因子”，与主体流动有何关系？ 3.气体扩散系数与哪些因素有关？ 4.双膜模型的要点和模型参数是什么？ 练 习 题 目 回顾：亨利定律几种表达式中系数的比较 表达式 系数名称 单位 影响因素 “方向” 关系 P*=Ex 亨利 系数 kPa 温度 系数大则难溶 溶解度 系数 温度 系数大则易溶 y*=mx Y*=mX 相平衡 常数 无因次 温度总压 系数大则难溶 传质的基本方式 分子扩散(molecular diffusion) 　 在一相内部有浓度差异的条件下，由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。 涡流扩散(turbulent diffusion) 靠流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象。 　　对流传质是指发生在运动着的流体与相界面之间的传质过程，在流体湍流的情况下，对流传质就是湍流主体与相界面之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用之和。 2.2 传质机理与吸收速率 * 2.2 传质机理与吸收速率 2.2.1 分子扩散与菲克定律 2.2.2 气相中的稳态分子扩散 2.2.3 液相中的稳态分子扩散 2.2.4 扩散系数(自学) 2.2.5 对流传质 2.2.6 吸收过程的机理 分子扩散——简称扩散 借助分子微观运动，使组分从浓度高处向浓度低处传递。——推动力为浓度差 扩散过程的快慢——扩散通量（kmol/m2.s) 分子微观运动：由于分子的无规则的随机热运动而产生的物质传质现象。 2.2.1分子扩散与菲克定律 尽管分子运动向各方向是无规则的，但是在浓度高处的分子向浓度低方向扩散表现为数量大，效率高，反之，浓度低处的分子向浓度高方向扩散的数量少，频率低，两处比较，则浓度高处向浓度低处扩散的量大。 从而表现出沿浓度降低方向上质量的传递。 负号：扩散是沿物质A浓度降低的方向 菲克定律 与牛顿粘性定律、傅立叶定律的对比 菲克定律 牛顿粘性定律 傅立叶定律 一、等分子反方向扩散 物质有宏观移动，一组份扩散，另一组份反向等量扩散，保证总浓度不变。 A和B混合，A和B总量摩尔浓度不随位置而变 A B c=cA+cB=常数 即JA＝-JB 物质A的传质速率NA（单位时间、单位截面上传递的A量） 若为定态过程，则NA为常量 边界条件：z1=0，pA＝pA1； z2=z，pA＝pA2 则传质速率为： 一、等分子反方向扩散 c z z1 z2 JA JB O c0 cA1 cB2 cA2 cB1 等分子反向扩散 设A、B组分的气体混合物与液体接触，在相界面处，只有组分A可溶于液相，而组分B不溶于液相。 A溶于液相，留下空缺，混合气体向液相表面递补，A、B分子递补运动成为“总体流动” N为总体流动的通量，c为A和B总浓度，则，N·(cA/c)代表A在总体流动中所占份额， N·(cB/c)代表B在总体流动中所占份额 二、一组分通过另一停滞组分的扩散 * 示例：用水吸收空气  中的氨 相界面 气相（A＋B） 液相 S 总体 流动 在多组分系统中，各组分在进行分子扩散的同时其微团常处于运动状态——总体流动现象。 二、一组分通过另一停滞组分的扩散 总体流动现象 由于气相中B在传质方向上的静通量NB＝0 即：NB＝JB+ N·(cB/c)＝0 -JB＝ N·(cB/c) 在扩散运动和总体运动作用下： NA＝JA+ N·(cA/c) NB＝JB+ N·(cB/c) 二、一组分通过另一停滞组分的扩散 * 比较 —反映了总体流动对传质速率的影响。 相差 飘流因数 二、一组分通过另一停滞组分的扩散 * 因为 故 ～ ～ 总体流动影响 无总体流动 二、一组分通过另一停滞组分的扩散 2.2.3　液相中的稳态分子扩散 ——溶质A在溶剂S中的扩散系数，m2/s 。 溶剂 S 的对数平均浓度 式中 * 2.2.4 扩散系数 ③扩散系数的影响因素。 ①扩散系数的获取途径。 ②扩散系数的数值范围。 自学提纲 * 1.涡流扩散 由于流体质点的湍动和旋涡而形成的物质传递现象称为涡流扩散。 ① 涡流扩散在湍流流体中发生。 2.2.5 对流传质 ② 在涡流扩散中，时刻存在分子扩散。 ③ 涡流扩散速率远远大于分子扩散速率。 一、对流传质的概念 * 涡流扩散通量方