环境工程原理(5.10)--第五章第四讲对流传质（2）.pptx

N₄=k₁(C₄;-C₄o)

N₄=kc(p₄;-PAo)

N₄=k(x₄i-x₄o)

N₄=k,(y₄,-y₄.o)

N₄fk(ca₁-Cao)

传质通量的计算

分子传质

单向扩散

N₄≠k(C₄;-C₄₀)

第四节对流传质

等分子反向

N₄=k(C₄₁-CAo)

对流传质

第四节对流传质

【例题】填料床内装填直径为2×10-3m的苯酸粒子，纯水以表观速度5×10-2m/s流过床层，通过1.0m床层高度后，水中苯酸浓度为饱和浓度的62%,已知单位床层体积的苯酸表面积为2.3×10-3cm²,试求该系统的传质系数。

解：在填料床中取微元段dz,微元体积为dz·A,A为填

料床横截面积

在微元段内对苯酸作质量衡算，稳态情况下，

流出量=流入量+溶解量

溶解量：N₄aAdza为单位床层体积的苯酸表面积

k(cas-c₄)aAdz

饱和浓度

流出量uA(c₄+dc₄)

dzuAdc₄=k(c₄s-c₄)aAdz

流入量uAc₄

A

uAdc₄=k(C₄x-c₄)aAdz

分离变量，并在z=0,CA=0和z=1m,CA=0.62C之间积分，得

解得

k=21m/s

三、典型情况下的对流传质系数

在稳态传质下，组分A通过有效膜层的分子扩散速率应

等于对流传质速率，即

工程中常见的湍流传质问题，基于机理的复杂性，

不能采用分析方法求解

对流传质系数一般采用类比法或量纲分析法确定。

Sh=f(Re,Sc)

施伍德数Sh=kd1D

关键在于求界面浓度梯度

(5.4.16)

传质设备的特征尺寸

(5.4.15)

(一)平板界面上的层流传质

x——距离平板前缘距离

Sh=0.332Re”²Sc¹³(5.4.17)

以x为特征尺寸的雷诺数施密特数Sc=v/D

局部传质系数

Sc0.6,

平板界面上传质速率很低(界面法向流动可忽略不计)

对于长度为L的整个板面，其平均传质系数k°

以板长L为特征尺寸的雷诺数

适用范围：

(5.4.18)

局部传质系数

Sh=0.0292ReSc¹3

平均传质系数

第四节对流传质

(二)平板界面上的湍流传质

(5.4.20)

(5.4.19)

第四节对流传质

(三)圆管内的层流对流传质

在圆管内流动的流体与管壁间发生传质

速度分布和浓度分布均已充分发展、且传质速率较低时，

(1)组分A在管壁处的浓度CA恒定

某种可溶性物质

(5.4.21)径

(2)组分A在管壁处的质量通量N恒定

多孔性管壁，组分A以恒定的传质

速率通过整个管壁流入流体中

(5.4.22)

管内层流时，对流传质系数或施伍德数为常数

第四节对流传质

(四)绕球体的强制对流传质

球直径

球的运动速度

Sh=2.0+0.6Re¹²Sc²(5.4.23)

第四节对流传质

思考题

(1)简述对流传质的机理和传质阻力的分布。

(2)传质边界层的范围如何确定?试分析传质边界层与

流动边界层的关系。

(3)为什么流体层流流动时其传质速率较静止时增大?

(4)虚拟膜层的涵义是什么?试比较对流传质速率方程

和费克定律的异同。

(5)比较对流传热和对流传质的区别。为什么对流传质

存在两种情况?

(6)简述影响对流传质速率的因素和強化传质的措施。

(二)平板界面上的湍流传质

(一)平板界面上的层流传质

Sc=v/D₄B

通

相界面的形状、尺度、方位、粗糙度、是否处于管道进口

段以及是弯管还是直管等。

(板长度，进口段，弯管，粗糙度)

(3)流动特征流速

流动状态(层流、湍流)

流体的密度p越大，流体与界面间的传质速率越大

分子扩散系数D越大，质量传递越迅速；

今流体的粘度μ越大，越不利于流动，会削弱与界面的传质。

第四节对流传质

影响对流传质的因素

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