《传输原理传质》课件.pptVIP

*****************课程简介课程目标掌握传质的基本理论和计算方法，能够解决实际生产中的传质问题。课程内容传质的基本概念、传质速率方程、传质系数的测定、传质操作的模拟和优化。学习方法课堂讲授、课后练习、实验操作、案例分析、文献阅读。传输现象的基本概念物质传输是指不同组分在不同相之间或同一相的不同部位之间发生的相对运动现象。传质过程广泛存在于自然界和生产生活中，例如，空气中氧气溶解到水中，糖溶解在水中，水蒸气扩散到空气中等等。传质是许多化工过程的核心，对化学反应速率、产品质量、生产效率等方面都有重要影响。传质和传热的基本相似性驱动力的相似性传质和传热都由浓度梯度或温度梯度驱动。传质系数和热传导系数的相似性传质系数和热传导系数都反映了物质或热量传递的速率。边界条件的相似性传质和传热都涉及边界条件的确定，例如浓度或温度。传质的基本理论传质的定义传质是指物质从一个相转移到另一个相的过程。物质传递可以通过不同方式发生，如扩散、对流和混合。传质过程在许多领域起着至关重要的作用，例如化学工程、生物工程和环境工程。传质速率传质速率是指物质在单位时间内通过单位面积的传递量。传质速率取决于多种因素，包括浓度差、温度、介质的物理性质和流体动力学条件。传质系数传质系数是指物质通过单位面积的传递速率与浓度差之比。传质系数是传质过程的一个重要参数，用于评估传质效率。传质过程的影响因素影响传质过程的因素包括温度、压力、浓度差、流体流动、相界面性质和混合程度。这些因素会直接影响传质速率和传质系数。扩散理论1分子扩散分子扩散是物质在浓度梯度驱动下发生的运动过程。2对流扩散对流扩散是指物质在流体流动中发生的扩散现象，包括对流和分子扩散。3有效扩散系数有效扩散系数考虑了物质在特定介质中的扩散阻力，例如多孔介质或生物组织。吸附和吸收理论11.吸附理论吸附是指气体或液体中的物质在固体表面上积累的过程，吸附剂的表面积是吸附的关键因素，吸附过程受到温度和压力影响，吸附剂的性质决定了吸附效果。22.吸收理论吸收是指气体或液体中的物质溶解在液体中，溶质的溶解度是关键因素，温度和压力影响溶解度，吸收过程通常伴随着传质过程。33.吸附和吸收的应用吸附和吸收被广泛用于分离、纯化和处理气体和液体，例如废气处理、空气净化、水处理和药物生产。传质界面的推进机理对流传质流体运动引起浓度梯度，使物质在流体中快速迁移。扩散传质由于浓度梯度导致的物质分子从高浓度区域向低浓度区域的运动。对流扩散传质对流和扩散共同作用，促进物质在流体中的迁移。表面更新传质界面不断更新，使传质过程持续进行。传质系数的定义和计算传质系数是衡量物质传输速率的重要参数，用于描述物质在不同相之间或同一相不同位置之间的传递速率。传质系数的计算方法主要包括：实验测定法、理论计算法和数值模拟法。实验测定法理论计算法数值模拟法通过实验测量物质传输速率，进而计算出传质系数。利用传质理论模型和相关参数，推导出传质系数的表达式。利用数值模拟软件，通过求解传质微分方程获得传质系数。物质传输的微分方程物质传输的微分方程描述了物质在空间和时间上的变化规律，是研究物质传输现象的基础。这些方程基于守恒定律，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒。1质量守恒物质的总量保持不变2动量守恒物质的运动状态保持不变3能量守恒物质的能量总量保持不变物质传输的边界条件浓度边界条件指物质在传质界面上的浓度，通常由物质的性质和传质过程的条件决定。速度边界条件描述物质在传质过程中的运动状态，包括流体速度、方向和流动模式。反应边界条件指在传质过程中发生化学反应时的边界条件，例如反应速率常数、反应物浓度等。热量边界条件指在传质过程中发生的热量传递情况，例如温度、热流量等。一维稳态传质的分析解1稳态传质浓度不随时间变化2一维物质传输仅在一个方向上进行3分析解通过数学推导得到精确解一维稳态传质的分析解是指在稳态条件下，物质仅在一个方向上进行传输，通过数学推导得到的精确解。这种分析解可以帮助我们理解物质传输过程的规律，并为实际工程应用提供理论基础。一维非稳态传质的分析解非稳态传质过程是指传质速率随时间变化的过程，例如液体从容器中扩散到空气中。一维非稳态传质的分析解是指通过求解传质微分方程得到的解析解。1傅里叶级数用傅里叶级数展开边界条件2分离变量法将传质方程分离成时间和空间变量3微分方程建立一维非稳态传质的偏微分方程多维稳态传质的分析解1多维稳态传质方程多维稳态传质方程是描述稳态条件下物质在多维空间中迁移的数学表