传热学第十二章

1、12.传质过程简介12.1知识结构质量传递（三传类比）；扩散传质（斐克定律，等摩尔逆向扩散，质扩散率，单向扩散）；对流传质（传质系数，实验关联式，各准则定义式及其物理涵义）;热质传递。12.2重点内容剖析12.2.1概述传质分析广泛应用于干燥、加湿、去湿、吸附、脱附等工艺。质量传递（传质）一一物质由高浓度向低浓度区域转移的过程（自发过程（熵增）传递动力浓度梯度浓度（1）质量浓度一一单位容积的组分质量，记为p |。（2）摩尔浓度单位容积的组分摩尔数，记为C.。 三传类比1传递过程特征量 （单位体积）推动力C扩散率（m2/s）转移率传热P Cptd 匕 C t)aq传动Pud p u ) dyuT

2、传质CdC_ dyDND质扩散率，它表征物质扩散能力的大小；N一一摩尔通量。规律：转移率=推动力X扩散率质量传递机理扩散传质：静止或层流流动的流体，依靠分子微观运动产生质量转移的现象。（与导热机理类似）对流传质：流体流过一个相界面时，由于流体微团的对流和掺混作用而产生 的质量转移现象。（与对流换热机理类似）12.2.2扩散传质一、斐克定律一一扩散通量正比于浓度变化率(12-1)(12-2)N _D 武a o/lm2 - s）A AB dy式中负号表示通量与浓度变化率方向相反或:M = - D aCg / m 2 - s）n PMPC = =,P =卜=1i V RT对于两组分体系：1 V RT

3、lD dPD dPN = ABA ,A/ o 4DB/BART dyb RT dy、等摩尔逆向扩散对于气体:D dP或：M = ABA,M =又：系统总压不变P=Pa+Pb=常数虬+虬=0dy dyD dPBABR? dy(12-3,4)(12-5,6)(12-7,8)(12-9)（A、B两组分浓度梯度：大小相等，方向相反）Na= Nb（12-10）（A如果Na手一Nb，系统将发生整体迁移，相对于运动着的系统坐标，还是 存在n= nb，而系统的整体运动不属于扩散现象故得：Dab=Dba=d（12-11）（D为组分及其温度和压力的函数）N = D PA1 - PA2a RTAy、(CA1 - C

4、A2 )(12-12)或：卫 Pa = D(p p ) a RTAyAy A1a2(12-13)三、单向扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）（参见参考文献1P385387）四、质扩散率一一单位浓度梯度作用下的质流通量，表征物质扩散能力的大小。由分子运动理论，对于气相物质，当已知温度T。、压力Po下的扩散系数Do时， 温度T、压力P下的扩散系数可按下式估计：)1.5 P(12-14)参考文献1附录15给出了一些数据可供参考。12.2.3对流传质及传质系数流体与相界面的质量交换公式（类似于传热中的牛顿冷 N = h C -C ）或 M = h （p-pA m A,WA, fA m A,WA, f与

5、传热类比，表面传质系数hm = f （u,l，门，p ） 原则性准则方程：sh = f （Re, Sc）(12-15,16)(12-17)式中：sh = % 薛伍德准则，是实际传质能力与扩散传质能力的对比参数，由斐克定律积分可得：类似于对流换热中的Nu数。VSc 二万 施密特准则，是动量扩散率与质量扩散率的对比参数，类似 于对流换热中的Pr数。(12-18)管槽内对流传质关联式：sh = 0.023Re0-83 Sc0-44应用范围：Re=200035000，Sc=0.62.5特性尺度：管内径d特征流速：气流相对于管子的流速n=0.330.4(12-19)h T 由热质类比导得：广=Pc Le

6、i h p是热扩散率与质扩散率的对比参数。m a 式中：Le =路易斯准则，1.2.3.4.5.6.概念汇总 质量传递：物质由高浓度向低浓度区域转移的过程。V 八 dC 斐克定律：扩散通量正比于浓度变化率N =- Daa ab dy质扩散率：单位浓度梯度作用下的质流通量，表征物质扩散能力的大小。 扩散传质：静止或层流流动的流体，依靠分子微观运动产生质量转移的 现象。对流传质：流体流过一个相界面时，由于流体微团的对流和掺混作用而 产生的质量转移现象。l y = 0.C = C一 y = 5 . .C = 0.99C浓度边界层：彳12.37.对流传质的原则性准则方程：Wh=f（Re，ASc）8.薛伍德准则：流体实际传质能力与扩散传质能力之比Sh