化工原理课件-传质过程导论

1化工原料、中间产品、粗产品等分类非均相混合物均相混合物特点有相界面无相界面单元操作过滤、沉降等吸收、精馏等分离依据不同相的物性差异？人造相界面（制成两相物系）物质在相间的物性差异相界面气相液相SB+AS+A吸收AA脱吸相界面气相B液相B+AS+A相界面汽相液相精馏ABA+BA+B第八章传质过程导论§8.1概述一、化工生产中的传质过程2相界面固相气相B+AC+A干燥A相界面气相水相A（水）B+AAA减湿增湿相界面液相液相B+AS+A萃取A相界面固相液相B+AS+A浸沥（取）固—液萃取AA（或A+S）相界面液相固相S+A结晶A溶解A相界面气相或液相固相CB+A吸附A脱附A§8.1

概述3相际传质的复杂性举例:吸收与传热的区别

①推动力不一样传热是温度差；

传质是浓度差。

②过程的最终状态不一样传热是Δt=0；相际间的传质不是浓度差=0，而是相平衡。传质的推动力：浓度差

§8.1

概述4二、相组成的表示方法质量分数摩尔分数（一般液相用x，气相用y）

相互换算关系：

1.质量分数和摩尔分数§8.1

概述52.质量比和摩尔比（常见于双组分物系）

质量比

摩尔比换算关系：§8.1

概述63.浓度质量浓度摩尔浓度

换算关系：气体kg/m3kmol/m3§8.1

概述7§8.1

概述8一、基本概念和费克（Fick）定律流体中物质扩散的基本方式：分子扩散：

扩散方式分子扩散涡流扩散作用物流体分子流体质点作用方式热运动湍动和旋涡作用对象静止、滞流湍流扩散：物质在单一相内的传递过程

推动力浓度差物质传递扩散快慢？§8.2扩散原理9费克定律

费克定律的其它表达形式：单位面积上单位时间内扩散传递的物质量§8.2扩散原理10说明：（1）JA,z是相对扩散通量（绝对扩散通量用NA,z表示）单位时间通过单位分子对称面的物质量分子对称面从两侧扩散通过该截面的分子数相等的面§8.2扩散原理11（2）DA,B是物性之一DA,B（气）10-5m2/sDA,B（液）10-9m2/sDA,B（固）<10-10m2/s§8.2扩散原理分子密集12二、一维稳定分子扩散（一）等分子（摩尔）相互扩散JA=-JB对A、B二元物系，P=pA+pB=Const.DAB=DBA§8.2扩散原理又=D如精馏13传质速率（或传质通量）NA：单位时间通过单位固定空间传质面积的物质量，单位kmol/(m2•s)；等分子反方向扩散中积分得：同理，组分B有若为液相，则有§8.2扩散原理14分压pA、pB

沿扩散路径z的变化为直线函数§8.2扩散原理15（二）一组分通过另一停滞组分的扩散溶质A相界面溶剂S同时S不逆向通过（汽化）如吸收：通过B（单向扩散）对于截面F-F’：传质通量扩散通量总体流动造成的传质通量§8.2扩散原理(bulkflow)164.总体流动与B的扩散运动方向相反Nb2.A、B做等分子反方向扩散的传递运动3.总体流动加快了A的传递速度1.总体流动即JA=-JBNA=JA+Nb(cA/c)NB=JB+Nb(cB/c)=0B为停滞组分。

即有§8.2扩散原理Nb(cA/c)Nb(cB/c)17积分得：§8.2扩散原理18由于B组分在界面与主体间的对数平均分压§8.2扩散原理19与等摩尔相互扩散相比多了一个因子p/pBm——漂流因数。漂流因数反映总体流动对传质速率的影响。

p/pBm>1传质速率较大。若pA

p/pBm；反之pAp/pBm≈1§8.2扩散原理20三、扩散系数（一）气体中的D计算：半经验公式，福勒（Fuller）提出§8.2扩散原理21（二）液体中的D计算：经验公式

固体中的扩散系数需靠实验确定。对于很稀的非电解质溶液（溶质A+溶剂S），其扩散系数常用Wilke-Chang公式估算：p11式(8-23)§8.2扩散原理22DE——涡流扩散系数。非物性常数，与湍动程度有关，且与流体质点所处位置有关，很难测定。湍流流体中进行涡流扩散的同时，也存在着分子扩散。湍流：DE占主要地位。一、涡流扩散§8.3流体与界面间的传质层流：D占主要地位；D——扩散系数。在温度压力不变时为Const.23TTWtWt热流体冷流体pApAicAicA气相液相TtGLE二、有效膜模型（1）单相内对流传质过程§8.3流体与界面间的传质241）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分子扩散，溶质A的浓度梯度较大，pA随z的变化较陡。2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散，溶质浓度均一化，pA随z的变化近似为水平线。3）过渡区：分子扩散+涡流扩散，

pA随z的变化逐渐平缓。§8.3流体与界面间的传质25（2）有效膜模型

单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散。3．单相对流传质速率方程（1）气相对流传质速率方程

有效膜厚δG----E到相界面的垂直距离§8.3流体与界面间的传质26——以分压差表示推动力的气相传质分系数（给质系数），

kmol/（m2·s·kPa）。=传质系数×吸收的推动力若推动力以气相摩尔分率表示：§8.3流体与界面间的传质27——以气相摩尔分率表示推动力的气相给质系数，

kmol/（m2·s）；∵（2）液相对流传质速率方程§8.3流体与界面间的传