化工传递 11对流传质.ppt

课后学习与作业： 第11章的概念和例题； 第11章作业：11-1， 11-4 ， 11-6 ， 11-8 1 对流传质概述 三、对流传质系数 稳态下，该质量以对流方式传入流体中，即 kc 求解途径 [例] 有一块厚度为10 mm、长度为200 mm的荼板。在荼板的一个面上有0oC的常压空气吹过，气速为10 m/s。试求经过10 h以后，萘板厚度减薄的百分数。 在0℃下，空气-萘系统的扩散系数为5.14x10-6m2/s，荼的蒸气压为0.0059mmHg, 固体荼的密度为1152kg/m3，临界雷诺数Rexc＝3x105。 由于荼在空气中的扩散速率很低，可认为uys＝0。 查常压和0℃下空气的物性值为 ρ＝1.293kg/m3，μ=1.75×10-5(N s) /m2 计算雷诺数： 层流 计算施密特数： 计算平均传质系数： 计算传质通量： 式中，cA0为边界层外萘的浓度，由于该处流动的为纯空气，故cA0＝0； cAs为萘板表面处气相中荼的饱和浓度，可通过萘的蒸气压PAs计算 所以 设荼板表面积为A，只由于扩散所减薄的厚度为b，则有 所以 萘板由于向空气中传质而厚度减薄的百分数为 取一微元控制体 作质量衡算 1-2面：流入 1. 浓度边界层积分传质方程的推导 δD ρA0 2 3 4 1 dx 组分 A： 总 A+B： 二、平板壁面上层流传质的近似解 P250 3-4面：流出 总 A+B： 组分 A： δD ρA0 2 3 4 1 dx 2-3面：流入 总 A+B： 组分 A： δD ρA0 2 3 4 1 dx 1-4面（壁面）：扩散进入 质量守恒： δD ρA0 2 3 4 1 dx 代入得 浓度边界层积分传质方程 或 (11-43) 2.平壁上层流边界层质量传递的近似解 (11-44) (11-45) (4-46a) (11-46) (11-47) [例] 大量的26oC的水以0.1m/s的流速流过固体苯甲酸平板，板长0.2m。已知苯甲酸在水中的饱和溶解度为0.0295kmol/m3，扩散系数为1.24x10-9m2/s。试求1小时后，每m2苯甲酸平板溶于水中的苯甲酸量。设Rexc＝3x105 。 查26℃下水的物性值为 ρ＝997kg/m3，μ=0.873×10-3 (N s) /m2 计算雷诺数： 层流 计算施密特数： 计算平均传质系数： 计算传质通量： 故经1小时后，每m2平板苯甲酸的溶解量为 三、平板壁面上湍流传质的近似解 P253 (11-50) (11-51) (11-53, 54, 55) 3 管内对流传质 P255 一、管内强制层流传质的理论分析 某流体以稳态层流流过光滑水平圆管，流体与壁面间进行对流传质。 工程 示例 发汗冷却 流体流过 可溶性固 体管道 发汗冷却 （1）流动边界层与传质边界层同时发展 （2）流动边界层充分发展 1. 传质微分方程 第（1）种情况：稳态、轴对称、进口段二维层流： 第（2）种情况：稳态、轴对称、层流充分发展（长径比大）： 给定B.C.，可用变量分离法求解。 (11-58) 与传热过程比较 (11-59) 边界条件分为以下两类 与传热过程比较 (1)管壁处的浓度维持恒定 (2)管壁处的传质通量维持恒定 (1)管壁处的温度维持恒定 (2)管壁处的热通量维持恒定 数学 模型 B.C （1） （2） 与 传 热 过 程 比 较 数学 模型 （1） （2） B.C 2.模型的求解 求解结果如下： (1) (2) (1) (2) 与传热过程比较 (11-60) 考虑进口段对传质的影响 与传热过程比较 (11-62) 拟合式中的各常数值 11-2 壁面情况 速度侧形 Sc Sh k1 k2 n cAs=常数 抛物线 任意 平均 正在发展 局部 3.66 0.0668 0.04 2/3 4.36 平均 0.7 3.66 抛物线 任意 0.104 0.016 0.8 0.023 0.0012 1.0 正在发展 0.7 局部 4.36 0.036 0.0011 1.0 cAs=常数 Sh∞ NAs=常数 NAs=常数 传质进口段长度 传热进口段长度 与传热过程比较 (11-64) 传递机理的类似 动量、热量与质量传递类似的体现 数学模型类似 模型求解方法类似 三个传递系数可用一定的关系式相联系 类似律 二、管内湍流传质的类似律 根据动量、热量与质量传递的类似性，对三种传递过程进行类比分析，建立传递系数间的定量关系，该过程即三传的类比。 意义 进一步了解三传的机理 由已知传递系数求另一传递系数 1. 雷诺 (Reynolds) 类似律