传质过程基础课件

1.1

传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第

1

章传质过程基础1.1传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第

1.传质速率与传质通量三、传质的速度与通量传质速率：传质静止平面kg/s单位时间传递物质的量kmol/s传质通量：单位时间单位面积传递物质的量kg/(m2·s)kmol/(m2·s)质量速率摩尔速率质量通量摩尔通量1.传质速率与传质通量三、传质的速度与通量传质速率：传静速度×浓度＝通量

质量通量摩尔通量速度

(m/s)

(m/s)

(kmol/m3)(kg/m3)浓度＝kg/(m2·s)＝kmol/(m2·s)通量三、传质的速度与通量速度×浓度＝通量质量通量摩尔通量速度

2.传质速度的表示方法设系统由A、B两组分组成，在传质过程中各组分均以不同的速度运动，各组分的运动是由分子扩散和主体流动两部分组成。传质三、传质的速度与通量A组分扩散B组分扩散混合物主体流动2.传质速度的表示方法设系统由A、B两组分组成3.5传质理论①有效膜理论

k∝D定态②溶质渗透理论

k∝D0.5非定态③表面更新理论

k∝D0.5非定态实际k∝D?降膜式k实测∝D0.673.5传质理论4相际传质步骤：①气相→界面②界面溶解③界面→液相4.1相际传质速率方程气相NA=ky(y-yi)界面相平衡yi=mxi液相NA=kx(xi-x)消去xi,yi4相际传质总传质系数同样NA=Kx(xe-x),

有什么条件？传质过程基础课件4.2阻力控制总阻力当时，气相阻力控制

Ky≈ky，Kx≈mky

，yi≈ye例如，水吸收NH3,HCl(易溶)当时，液相阻力控制

Ky≈kx/m，Kx≈kx

，xi≈xe

例如，水吸收H2,CO2,O2(难溶)4.2阻力控制传质的速度传质uAuBudAudBuf组分A总传质速度（绝对速度）混合物移动速度（主体流动速度）组分A分子扩散速度（扩散速度）静止平面三、传质的速度与通量传质的速度传uAuBudAudBuf组分A总传质速度混合物移各速度的关系为

即绝对速度＝扩散速度＋主体流动速度三、传质的速度与通量各速度的关系为即绝对速度＝扩散速度

(1)以绝对速度表示的传质通量组分A的总质量通量组分B的总质量通量kg/(m2·s)kg/(m2·s)3.传质通量的表示方法总传质通量三、传质的速度与通量(1)以绝对速度表示的传质通量组分A的总质量通量组分B的总混合物的总质量通量由此可得质量平均速度的定义式为三、传质的速度与通量混合物的总质量通量由此可得质量平均速度的定义式为三、传质的速组分A的总摩尔通量组分B的总摩尔通量kmol/(m2·s)kmol/(m2·s)三、传质的速度与通量组分A的总摩尔通量组分B的总摩尔通量kmol/(m2·s)k混合物的总摩尔通量由此可得摩尔平均速度的定义式为三、传质的速度与通量混合物的总摩尔通量由此可得摩尔平均速度的定义式为三、传质的速

(2)以扩散速度表示的传质通量扩散速度udA

=uA－

uf

udB

=uB－

uf

混合物的主体流动速度即为平均速度u＝

uf

（um＝

uf

）

扩散通量三、传质的速度与通量(2)以扩散速度表示的传质通量扩散速度udA=uA－udA

=uA－

u组分A的扩散速度udA

=uA－

um

udB

=uB－

u组分B的扩散速度udB

=uB－

um

质量基准摩尔基准质量基准摩尔基准三、传质的速度与通量udA=uA－u组分A的组分A的扩散质量通量组分B的扩散质量通量kg/(m2·s)kg/(m2·s)三、传质的速度与通量组分A的扩散质量通量组分B的扩散质量通量kg/(m2·s)组分A的扩散摩尔通量组分B的扩散摩尔通量kmol/(m2·s)kmol/(m2·s)三、传质的速度与通量组分A的扩散摩尔通量组分B的扩散摩尔通量kmol/(m2·s设组分A通过组分B扩散A、B两组分混合物组分B通过组分A扩散三、传质的速度与通量设组分A通过组分B扩散A、B两组分混合物组分B通过组分A扩散由费克第一定律三、传质的速度与通量由费克第一定律三、传质的速度与通量(3)以主体流动速度表示的传质通量组分A的主体流动质量通量组分B的主体流动质量通量主体流动通量三、传质的速度与通量(3)以主体流动速度表示的传质通量组分A的主体流动质组分A的主体流动摩尔通量组分B的主体流动摩尔通量三、传质的速度与通量组分A的主体流动摩尔通量组分B的主体流动摩尔通量三、传质的速4.各传质通量间的关系由故三、传质的速度与通量4.各传质通量间的关系由故三、传质的速度与通量由故三、传质的速度与通量由故三、传质的速度与通量费克第一定律通用表达式组分的总传质通量分子扩散通量主体流动通量三、传质的速度与通量费克第一组分的总传质通量分子扩主体流三、传质的速度与通量传质过程基础课件主体流动现象示例：用水吸收空气

中的氨相界面气相（A＋B）液相S主体流动在多组分系统中，各组分在进行分子扩散的同时其微团常处于运动状态—主体流动现象。三、传质的速度与通量主体流动现象示例：用水吸收空气

1.1

传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第

1

章传质过程基础1.1.2传质微分方程1.1传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第一、传质微分方程的推导1.质量守恒定律表达式微分质量衡算（x,y,z）流体微元采用欧拉方法推导边长、、体积质量一、传质微分方程的推导1.质量守恒定律表达式微分质量衡算（x输入流体微元的质量速率反应生成的质量速率+输出流体微元的质量速率=+流体微元内累积的质量速率

（输出–

输入）＋（累积）–（生成）=0根据质量守恒定律，可得出以下衡算式一、传质微分方程的推导输入流体微元的质量速率反应生成的质量速率+输出流体微元的质量2.各项质量速率的分析(1)输出与输入流体微元的质量流率差设在点（x、y、z）处质量通量流体的质量平均速度一、传质微分方程的推导2.各项质量速率的分析(1)输出与输入流体微元的质量流率差输入的总质量流率输出的总质量流率输出与输入流体微元的质量流率差组分

A

沿

x

方向一、传质微分方程的推导输入的总质量流率输出的总质量流率输出与输入流体微元的质量流率y方向的质量流率差z方向的质量流率差一、传质微分方程的推导y方向的质量流率差z方向的质量流率差一、传质微分方程的推导三个方向上的总质量流率差一、传质微分方程的推导三个方向上的总质量流率差一、传质微分方程的推导(2)流体微元内累积的质量速率设组分A的质量浓度为ρA

流体微元中任一瞬时组分A的质量为质量累积速率为一、传质微分方程的推导(2)流体微元内累积的质量速率设组分A的质量浓度为ρA

(3)反应生成的质量速率设系统内有化学反应发生，单位体积流体中组分A的生成质量速率为rAkg/(m3·s)

反应生成的质量速率=当A为反应物rA为负当A为产物rA为正一、传质微分方程的推导(3)反应生成的质量速率设系统内有化学反应发生3.通用的传质微分方程将各项质量速率代入质量守恒定律表达式，得一、传质微分方程的推导3.通用的传质微分方程将各项质量速率代入质量守恒定律表达式，展开可得一、传质微分方程的推导展开可得一、传质微分方程的推导即由费克第一定律一、传质微分方程的推导即由费克第一定律一、传质微分方程的推导代入整理得写成向量形式通用的传质微分方程一、传质微分方程的推导代入整理得写成向量形式通用的一、传质微分方程的推导若以摩尔平均速度um为基准推导，同样可得写成向量形式组分A的摩尔生成速率，kmol/(m3·s)一、传质微分方程的推导若以摩尔平均速度um为基准推导，同样可得写成向量形式组练习题目思考题作业题:3、4、51.对于两组分扩散，为何JA=-JB？2.对于两组分扩散，为何DAB=DBA

？3.总传质通量、分子扩散通量、主体流动通量有

何不同？4.如何采用欧拉方法推导传质微分方程？练习题目思考题作业题:3、4、51.对于两组分扩1.1

传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第

1

章传质过程基础1.1传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第

1.传质速率与传质通量三、传质的速度与通量传质速率：传质静止平面kg/s单位时间传递物质的量kmol/s传质通量：单位时间单位面积传递物质的量kg/(m2·s)kmol/(m2·s)质量速率摩尔速率质量通量摩尔通量1.传质速率与传质通量三、传质的速度与通量传质速率：传静速度×浓度＝通量

质量通量摩尔通量速度

(m/s)

(m/s)

(kmol/m3)(kg/m3)浓度＝kg/(m2·s)＝kmol/(m2·s)通量三、传质的速度与通量速度×浓度＝通量质量通量摩尔通量速度

2.传质速度的表示方法设系统由A、B两组分组成，在传质过程中各组分均以不同的速度运动，各组分的运动是由分子扩散和主体流动两部分组成。传质三、传质的速度与通量A组分扩散B组分扩散混合物主体流动2.传质速度的表示方法设系统由A、B两组分组成3.5传质理论①有效膜理论

k∝D定态②溶质渗透理论

k∝D0.5非定态③表面更新理论

k∝D0.5非定态实际k∝D?降膜式k实测∝D0.673.5传质理论4相际传质步骤：①气相→界面②界面溶解③界面→液相4.1相际传质速率方程气相NA=ky(y-yi)界面相平衡yi=mxi液相NA=kx(xi-x)消去xi,yi4相际传质总传质系数同样NA=Kx(xe-x),

有什么条件？传质过程基础课件4.2阻力控制总阻力当时，气相阻力控制

Ky≈ky，Kx≈mky

，yi≈ye例如，水吸收NH3,HCl(易溶)当时，液相阻力控制

Ky≈kx/m，Kx≈kx

，xi≈xe

例如，水吸收H2,CO2,O2(难溶)4.2阻力控制传质的速度传质uAuBudAudBuf组分A总传质速度（绝对速度）混合物移动速度（主体流动速度）组分A分子扩散速度（扩散速度）静止平面三、传质的速度与通量传质的速度传uAuBudAudBuf组分A总传质速度混合物移各速度的关系为

即绝对速度＝扩散速度＋主体流动速度三、传质的速度与通量各速度的关系为即绝对速度＝扩散速度

(1)以绝对速度表示的传质通量组分A的总质量通量组分B的总质量通量kg/(m2·s)kg/(m2·s)3.传质通量的表示方法总传质通量三、传质的速度与通量(1)以绝对速度表示的传质通量组分A的总质量通量组分B的总混合物的总质量通量由此可得质量平均速度的定义式为三、传质的速度与通量混合物的总质量通量由此可得质量平均速度的定义式为三、传质的速组分A的总摩尔通量组分B的总摩尔通量kmol/(m2·s)kmol/(m2·s)三、传质的速度与通量组分A的总摩尔通量组分B的总摩尔通量kmol/(m2·s)k混合物的总摩尔通量由此可得摩尔平均速度的定义式为三、传质的速度与通量混合物的总摩尔通量由此可得摩尔平均速度的定义式为三、传质的速

(2)以扩散速度表示的传质通量扩散速度udA

=uA－

uf

udB

=uB－

uf

混合物的主体流动速度即为平均速度u＝

uf

（um＝

uf

）

扩散通量三、传质的速度与通量(2)以扩散速度表示的传质通量扩散速度udA=uA－udA

=uA－

u组分A的扩散速度udA

=uA－

um

udB

=uB－

u组分B的扩散速度udB

=uB－

um

质量基准摩尔基准质量基准摩尔基准三、传质的速度与通量udA=uA－u组分A的组分A的扩散质量通量组分B的扩散质量通量kg/(m2·s)kg/(m2·s)三、传质的速度与通量组分A的扩散质量通量组分B的扩散质量通量kg/(m2·s)组分A的扩散摩尔通量组分B的扩散摩尔通量kmol/(m2·s)kmol/(m2·s)三、传质的速度与通量组分A的扩散摩尔通量组分B的扩散摩尔通量kmol/(m2·s设组分A通过组分B扩散A、B两组分混合物组分B通过组分A扩散三、传质的速度与通量设组分A通过组分B扩散A、B两组分混合物组分B通过组分A扩散由费克第一定律三、传质的速度与通量由费克第一定律三、传质的速度与通量(3)以主体流动速度表示的传质通量组分A的主体流动质量通量组分B的主体流动质量通量主体流动通量三、传质的速度与通量(3)以主体流动速度表示的传质通量组分A的主体流动质组分A的主体流动摩尔通量组分B的主体流动摩尔通量三、传质的速度与通量组分A的主体流动摩尔通量组分B的主体流动摩尔通量三、传质的速4.各传质通量间的关系由故三、传质的速度与通量4.各传质通量间的关系由故三、传质的速度与通量由故三、传质的速度与通量由故三、传质的速度与通量费克第一定律通用表达式组分的总传质通量分子扩散通量主体流动通量三、传质的速度与通量费克第一组分的总传质通量分子扩主体流三、传质的速度与通量传质过程基础课件主体流动现象示例：用水吸收空气

中的氨相界面气相（A＋B）液相S主体流动在多组分系统中，各组分在进行分子扩散的同时其微团常处于运动状态—主体流动现象。三、传质的速度与通量主体流动现象示例：用水吸收空气

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传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第

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章传质过程基础1.1.2传质微分方程1.1传质概论与传质微分方程1.1.1传质过程概论第一、传质微分方程的推导1.质量守恒定律表达式微分质量衡算（x,y,z）流体微元采用欧拉方法推导边长、、体积质量一、传质微分方程的推导1.质量守恒定律表达式微分质量衡算（x输入流体微元的质量速率反应生成的质量速率+输出流体微元的质量速率=+流体微元内累积的质量速率

（输出–

输入）＋（累积）–（生成）=0根据质量守恒定律，可得出以下衡算式一、传质微分方程的推导输入流体微元的质量速率反应生成的质量速率+输出流体微元的质量2.各项质量速率的分析(1)输出与输入流体微元的质量流率差设在点（x、y、z）处质量通量流体的质量平均速度一、传质微分方程的推导2.各项质量速率的分析(1)输出与输入流体微元的质量流率差输入的总质量流率输出的总质量流率输出与输入流体微元的质量流率差组分

A

沿

x

方向一、传质微分方程的推导输入的总质量流率输出的总质量流率输出与输入流体微元的质量流