化工传递 第十章.ppt

蒸发管法法测定气体扩散系数的原理 z2 NA 气体 B 液体 A 一细长的圆管，置于恒温、恒压的系统内。 被测液体A注入管底部，气体B吹过管口。液体 A 汽化并通过气层B进行扩散。 四、气体扩散系数 A扩散到管口处，立即被大量气体B带走，故 pA2≈0 液面处组分A的分压pA1为在测定条件下组分A的饱和蒸气压。 扩散过程中，液体A不断消耗，液面随时间下降，扩散距离 z 随时间而变，故为非稳态过程。 四、气体扩散系数 z2 NA 气体 B 液体 A 但因液体 A的汽化和扩散速率很慢，在很长时间内，液面下降的距离与整个扩散距离相比很小，故可将过程视为稳态过程—拟稳态过程。 四、气体扩散系数 z2 NA 气体 B 液体 A 因气体 B不能溶解于液体A中，故为组分A通过停滞组分B的拟稳态扩散过程，其扩散通量为 （1） 四、气体扩散系数 z2 NA 气体 B 液体 A 对扩散组分作质量衡算， 也可得 NA的表达式。设在时间 内，液面下降 dz，则 即 （2） 四、气体扩散系数 z2 NA 气体 B 液体 A 在拟稳态扩散情况下，上两式联立得 分离变量积分得 四、气体扩散系数 测定时，记录一系列时间间隔与 z 的对应关系，由上式即可计算出扩散系数DAB。此法比较简便易行，精确度高，许多DAB数据都是用此方法获得的。 四、气体扩散系数 2.气体扩散系数的计算公式 （1）双组分气体混合物中扩散系数的理论公式 T—热力学温度，K； P—总压力，atm； MA、MB—组分A、B的摩尔质量，kg/kmol； Sav—物质 A、B的分子平均截面积，m2； b—常数，由实验确定。 四、气体扩散系数 （2）双组分气体混合物中扩散系数的半经验公式 福勒-斯凯勒（ Fuller-Schettler）公式 T—热力学温度，K； P—总压力，atm； —组分A、B的分子扩散体积，cm3/mol， 查有关手册。 四、气体扩散系数 赫虚范特-克蒂斯-伯德(Hirschfelder-Curtiss-Bird)公式 式中 平均碰撞直径 A、B碰撞直径 碰撞积分 A、B分子间作用能 波尔茨曼常数 四、气体扩散系数 10.1 气相中的稳态扩散 10.2 液体中的稳态扩散 一、液体中的扩散通量方程 二、等分子反方向稳态扩散 三、组分A通过停滞组分B的扩散 四、液体中的扩散系数 第十章 分子传质 组分A的扩散系数随浓度而变； 液体中扩散的特点 液体中扩散的处理原则 扩散系数以平均扩散系数代替； 总浓度在整个液相中并非到处保持一致。 总浓度以平均总浓度代替。 一、液体中的扩散通量方程 其中 平均总浓度 平均扩散系数 一、液体中的扩散通量方程 1.扩散通量方程 2. 浓度分布方程 二、等分子反方向稳态扩散 1.扩散通量方程 2. 浓度分布方程 停滞组分 B 的对数平均 摩尔浓度 三、组分A通过停滞组分B的扩散 四、液体中的扩散系数 液体中扩散系数的范围：1?10–9~1?10–10 m2/s。 1.液体扩散系数的计算公式 查阅有关手册。 2.液体扩散系数的实验测定 可采用毛细管法、多孔板法等测定。 多孔板法 搅拌 搅拌 多孔板 V1，c1 V2，c2 将浓度为c1、c2 的同种溶液分别充入两室中，溶质通过多孔板的微孔扩散。 由于两室中均有搅拌，浓度时时均匀一致。 四、液体中的扩散系数 设：在微孔中的扩散为拟稳态，则多孔板的浓度梯度为 K1为扩散路径的修正系数（曲折因子）。 四、液体中的扩散系数 搅拌 搅拌 多孔板 V1，c1 V2，c2 设实验溶液为稀溶液，主体流动项可忽略。组分A 通过多孔板的扩散通量为 0 —多孔板的孔隙率，孔隙的面积分数。 四、液体中的扩散系数 搅拌 搅拌 多孔板 V1，c1 V2，c2 对上室（V2）作 A 组分的质量衡算得： 对下室（V1）作 A 组分的质量衡算得： 令V2=V1，二式相加得： 四、液体中的扩散系数 搅拌 搅拌 多孔板 V1，c1 V2，c2 I.C. θ=0，c1=c10，c2=c20 分离变量积分，得 —容器常数，cm2 四、液体中的扩散系数 容器常数的确定： 用已知扩散系数的稀溶液标定得出，通常用c0=1.0×10-4mol/cm3 的KCl水溶液测定，扩散系数为 四、液体中的扩散系数 10.1 气相中的稳态扩散 10.2 液体中的稳态扩散 10.3 固体中的稳态扩散 一、固体中扩散的分类 二、均质固体内的稳态扩散 三、多孔固体内的稳态扩散 第十章 分子传质 固体中的扩散 气体在固体中的扩散，例