化工原理chap7

1、浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础1/13幻灯片2目录7.1 对流传质对流传质 一、实验关联法一、实验关联法1、传质理论简介、传质理论简介 2、对流传质系数的经验关联式、对流传质系数的经验关联式 二、解析法二、解析法 三类比法三类比法浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础2/13传质系数的确定：传质系数的确定： 类类比比法法边边界界层层积积分分解解边边界界层层分分析析解解解解析析法法实实验验方方法法传质系数传质系数7.1 对流传质对流传质 对流传质通常指运动流体与界面（固体壁面或流对流传质通常指运动流体与界面（固体壁面或流体界面）间由于涡流或脉动作用所造成的质量传递，体界面

2、）间由于涡流或脉动作用所造成的质量传递，是相际间传质的基础。是相际间传质的基础。 2121ppkCCkNGLA对流传质方程：对流传质方程：回忆回忆：牛顿冷却定律：牛顿冷却定律q = ( t - -tw)浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础3/131、对流传质系数的经验关联式、对流传质系数的经验关联式传质过程中的重要准数：传质过程中的重要准数：通过因次分析发现，对流传质中涉及的准数共有以下几个：通过因次分析发现，对流传质中涉及的准数共有以下几个： Re-雷诺数雷诺数 Sc-施米特（施米特（Schmidt）准数，）准数， （与传热中的（与传热中的Pr= /a相当）相当）Sh-谢伍德（谢伍

3、德（Sherwood）准数，）准数， （表示分子扩散阻力与对流传质阻力之比，与对流传（表示分子扩散阻力与对流传质阻力之比，与对流传 热中的热中的Nu相当）相当）ABABDD ScABDkL Sh 一、实验关联法一、实验关联法浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础4/132323Gr AAABgLgL GrAB-格拉晓夫（格拉晓夫（Grashof）数）数 （表示由于密度差所引起的自然对流流动）（表示由于密度差所引起的自然对流流动） 对流传质系数的关联式举例：对流传质系数的关联式举例： 管内湍流流动传质：见式管内湍流流动传质：见式 (7-60)流体平行流过平板时的传质：流体平行流过平板时的

4、传质： 层流时：见层流时：见(7-61) 湍流时：湍流时：见见(7-62) ScfShRe, ScGrfShAB, 通过无因次分析，可得通过无因次分析，可得 强制对流传质：强制对流传质： 自然对流传质：自然对流传质： 1、对流传质系数的经验关联式、对流传质系数的经验关联式浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础5/13 表面更新模型表面更新模型溶质渗透模型溶质渗透模型双膜模型）双膜模型）停滞膜模型停滞膜模型(2、传质理论简介、传质理论简介浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础6/13 pG pi 传传质质方方向向 Ci 气气相相主主体体 液液相相主主体体 CL G L z 距距离

5、离 双双膜膜模模型型 组组成成 （1）双膜理论模型）双膜理论模型 要点：要点： (1) 相界面两侧流体的对流相界面两侧流体的对流传质阻力全部集中在界面两传质阻力全部集中在界面两侧的两个停滞膜内，膜内传侧的两个停滞膜内，膜内传质方式为分子扩散。质方式为分子扩散。 (2)相界面上没有传质阻力，相界面上没有传质阻力，即可认为所需的传质推动力即可认为所需的传质推动力为零，或气液两相在相界面为零，或气液两相在相界面处达到平衡。处达到平衡。2、传质理论简介、传质理论简介气膜气膜 液膜液膜浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础7/13 气气膜膜 液液膜膜 pG pi 传传质质方方向向 Ci 气气相相

6、主主体体 液液相相主主体体 CL G L z 距距离离 双双膜膜模模型型组组成成若为单向扩散，在液相中有：若为单向扩散，在液相中有： )(21AABmLLACCCCDN 对照对流传质方程，可知：对照对流传质方程，可知： BmLLLCCDk 2、传质理论简介、传质理论简介 2121ppkCCkNGLA对流传质方程：对流传质方程：浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础8/13双膜模型缺陷：双膜模型缺陷： 只适用与有固定相界面的情形只适用与有固定相界面的情形； 由由 BmLLLCCDk 知知LLDk ， 与实际不符， 与实际不符 界面阻力不计，这是一个尚有争议的问题界面阻力不计，这是一个尚有

7、争议的问题 2、传质理论简介、传质理论简介浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础9/13界面界面 CAi 23 4 CA0 10 距界面距离距界面距离经经推推导导，得得LLDk ，与与实实验验结结果果相相吻吻合合。特特点点：强强调调形形成成稳稳定定浓浓度度梯梯度度的的过过 渡渡阶阶段段 缺缺陷陷：认认为为各各批批旋旋涡涡与与气气相相接接触触的的 时时间间相相同同 （2）溶质渗透模型：希格比（）溶质渗透模型：希格比（Higbie）1935年提出，年提出，2、传质理论简介、传质理论简介相界面微团cAiC0AC浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础10/13（3）表面更新模型：）表面

8、更新模型： 由丹克沃茨（由丹克沃茨（Danckwerts）1951年提出，是溶质渗透年提出，是溶质渗透模型的修正。模型的修正。2、传质理论简介、传质理论简介浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础11/13 浓浓度度边边界界层层 CA CA CA CA CA图表面上的边界层二解析法二解析法由传质微分方程，求得浓度分布。由传质微分方程，求得浓度分布。 浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础12/13牛牛顿顿粘粘性性定定律律：dydu 傅傅立立叶叶定定律律： ntkq 费费克克定定律律： dzdCDJAABzA , dydCDJdyTcdaqdyudAAByApyxyx,)()( dydCDDJdyTcdaaqdyudAEABAByApEyxEyx)()()()()(, 动量传递、热量传递、质量传递的类似性：动量传递、热量传递、质量传递的类似性：三类比法三类比法湍流时：湍流时：浙江大学本科生课程化工原理第七章 质量传递基础13/13