化工基础教案概要.doc

第章 传质分离1. 学习目的与要求通过本章学习，应掌握传质与分离过程的基本概念和传质过程的基本计算方法，为以后各章传质单元操作过程的学习奠定基础。 2. 本章重点掌握的内容： （1）传质分离方法 （）相组成的表示方法 （）质量传递的方式与描述 （）典型的传质设备 3. 本章的难点： 分子传质过程中“总体流动”概念的理解。4. 本章教学时数分配 授课学时数学时.1 概述 .1.1 传质分离过程 一、分离过程在化工中的应用 二、相际传质过程与分离 分离过程： 1.非均相物系分离 可通过机械方法分离，易实现分离。 2.均相物系分离 不能通过简单的机械方法分离，需通过某种物理（或化学）过程实现分离，难实现分离。 根据不同组分在各相中物性的差异，使某组分从一相向另一相转移：相际传质过程是均相物系分离的依据。 三、传质分离方法 1.平衡分离过程 （1）气液传质过程 气液传质过程是指物质在气、液两相间的转移，它主要包括气体的吸收（或脱吸）、气体的增湿（或减湿）等单元操作过程。 （2）汽液传质过程 汽液传质过程是指物质在汽、液两相间的转移，该汽相是由液相经过汽化而得，它主要包括蒸馏（或精馏）单元操作过程。 （3）液液传质过程 液液传质过程是指物质在两个不互溶的液相间的转移，它主要包括液体的萃取等单元操作过程 。 （4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、浸取等单元操作过程。 （5）气固传质过程 气固传质过程是指物质在气、固两相间的转移，它主要包括气体吸附（或脱附）、固体干燥等单元操作过程。 采用平衡分离方法判别的依据： 平衡常数（分配系数） 分配因子 通常将K值大的当作分子，故一般大于1。当偏离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得以分离，越大越容易分离。 2.速率分离过程 （1）膜分离 膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。 超滤 反渗透 渗析 电渗析 （2）场分离 场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作过程。 电泳 热扩散 高梯度磁场分离 3.分离方法的选择 分离方法选择的原则： 被分离物系的相态 被分离物系的特性 产品的质量要求 经济程度 .1.2 相组成的表示方法 一、质量浓度与物质的量浓度 1.质量浓度 2.物质的量浓度 质量浓度与物质的量浓度的关系 二、质量分数与摩尔分数 1.质量分数 2.摩尔分数 质量分数与摩尔分数的关系 三、质量比与摩尔比 1.质量比 质量比与质量分数的关系 2.摩尔比 摩尔比与摩尔分数的关系 .2 质量传递的方式与描述 .2.1 分子传质（扩散） 一、分子扩散现象与费克定律 1.分子扩散现象 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象—分子传质。 分子传质又称为分子扩散，简称为扩散； 分子传质在气相、液相和固相中均能发生。 图-1 分子扩散现象 如图-1所示，用一块隔板将容器分为左右两室，两室中分别充入温度及压力相同，而浓度不同的A、B两种气体。设在左室中，组分A的浓度高于右室，而组分B的浓度低于右室。当隔板抽出后，由于气体分子的无规则热运动，左室中的A、B分子会窜 入右室，同时，右室中的A、B分子亦会窜入左室。左右两室交换的分子数虽相等，但因左室A的浓度高于右室，故在同一时间内A分子进入右室较多而返回左室较少。同理，B 分子进入左室较多返回右室较少，其净结果必然是物质A自左向右传递，而物质B自右向左传递，即两种物质各自沿其浓度降低的方向传递。上述扩散过程将一直进行到整个容器中A、B两种物质的浓度完全均匀为止，此时，通过任一截面物质A、B的净的扩散通量为零，但扩散仍在进行，只是左、右两方向物质的扩散通量相等，系统处于扩散的动态平衡中。 2.费克(Fick)定律 描述分子扩散过程的基本定律—费克第一定律。 DAB —组分A在组分B中的扩散系数，m2/s 3.总体流动现象 设由A、B组成的二元气体混合物，其中 A为溶质，可溶解于液体中，而B不能在液体中溶解。这样，组分A可以通过气液相界面进入液相，而组分 B不能进入液相。由于 A分子不断通过相界面进入液相，在相界面的气相一侧会留下“空穴”。根据流体连续性原则，混合气体会自动地向界面递补，这样就发生了A、B 两种分子并行向相界面递补的运动，这种递补运动就形成了混合物的总体流动。 二、气体中的稳态分子扩散 1.等分子反方向扩散 设由A、B两组分组成的二元混合物中，组分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等，则称为等分子反方向扩散。 对于等分子反方向扩散 在两组分扩散系统中，组分A与组分B的相互扩