品质管理品质知识质量传输之传质原理,费克定律和斯蒂芬定律.pdfVIP

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传质：物质的分子总是处于不规则的热运动中，在

有两种或两种以上物质组成的混合物中，如果存在

着浓度差，物质分子就会从浓度高的区域向浓度低

的区域转移，从而产生质交换即质量传递，简称传

质。

即：质量传递的先决条件是浓度差（即浓度梯度）。

工业生产中很多过程都涉及传质过程，如物料干燥、

燃料燃烧、物料烧结、固体在液体中的溶解等。

​

1.传质原理

两种或两种以上物质组成的混合物中，各组成成分

在混和物中常用浓度来表示，如质量浓度、摩尔浓度等。

质量浓度：单位体积的混合物中所含某组成成分的质量称为该

组分的质量浓度。

3

如：A、B两种物质的混合物，其体积为V（m），质量（㎏）

分别为m、m

AB

3

则A的质量浓度（㎏/m）为：

3

B的质量浓度（㎏/m）为：

​

对于混和气体，由理想气体状态方程

​

1.1传质的基本方式

传质的基本方式分为：分子扩散和湍流扩散。

用质流量表示质量传递的速率。

质流量：单位时间、单位传质面积所传递质量的千克数，

2

㎏/（m·h）。

传质分为稳定传质和不稳定传质。

稳定传质：传质过程中浓度场不随时间而改变。

不稳定传质：浓度场随时间而改变。

​

1.2传质过程的基本方程式

1.2.1费克定律――等摩尔逆扩散定律。

费克定律一般表达式

2

式中：g――扩散质流量，㎏/m·h；

2

D――扩散系数，m/h；

对于气体，费克定律用分压表示

​

与傅立叶定律和顿粘性定律形式相似

​

容器中间用很薄的隔板隔开，

两侧是同温度同压强的两种气

体，隔板抽开后

（*）

上面两式两边分别除以相对应的分子

量，得各组分的扩散摩尔质流量：

​

根据道尔顿定律，得

在稳定情况下，NA=－NB(等摩尔逆扩散过程)，

得DAB=DBA=D

对（*）式积分得实际应用式，

​

1.2.2斯蒂芬定律――单向扩散定律

单向扩散：只有一种组分进行扩散，并无相反方向

的扩散。如干燥过程。

单向扩散质流量推导：

槽口上端有一股空气平

缓流过，槽内水做等温蒸

发.

​

对于x-x截面水蒸气的扩散质流量为：