第八章-传质过程导论课件-002

第八章传质过程导论

Introductionof

MassTransferContent概述Introduction1扩散原理Diffusion2流体界面间的传质Turbulentdiffusion3传质设备简介Equipments4分类：相内传质和相际传质。

目的：分离均相混合物。实现方法：加入分离剂，加入能量，加入场8.1.1传质过程定义物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作用下，从一处向另一处的转移。

8.1.2化工生产中的传质

吸收adsorption←→脱吸desorption(第九章)蒸馏distillation←→蒸馏(第十章)萃取exaction←→萃取(第十二章)干燥drying←→增湿(第十三章)吸附absorption，结晶crystallizaiotn，浸取leaching，离子交换ionexchange，膜分离membraneseparation…(第十四章)逆过程

相界面pG气相主体pi液相主体

CiCL吸收传质方向空气+氨气水8.1.2化工生产中的传质

气相(乙醇-水)乙醇水液相(乙醇-水)蒸馏概念、原理、流程、计算、设备8.1.2化工生产中的传质过程的方向与极限：相平衡phaseequilibrium过程速率：传质速率=传质推动力/传质阻力

8.1.3相组成的表示方法

1.质量分率massfraction，wi:∑wi=1摩尔分率molefraction，xi(液相)/yi(气相)计算基准：惰性组分的量或质量2.质量比w与摩尔比X(液相)/Y(气相)双组分物系

8.1.3相组成的表示方法

3.浓度concentration：质量浓度Ci物质的量浓度ci★☆理想气体物系：Content概述

Introduction1扩散原理

Diffusion2流体界面间的传质Turbulentdiffusion3传质设备简介Equipments48.2.1基本概念传质机理：

分子扩散：分子无规则热(微观)运动造成的扩散发生在静止或传质垂直方向层流流体中

～热传导

对流传质：流体质点的湍流和漩涡引起的扩散发生在湍流流体中，强度更大

～对流传热

扩散通量JA，flux；传质通量NA；相界面interface8.2.2菲克定律Fick’sLaw前提：无反应，T、P恒定，二元物系。起因：浓度差“-”:传质方向与浓度梯度方向相反DAB:扩散系数，物性常数，m2/sJA：扩散通量，kmol/m2s

：浓度梯度，指向浓度增加的方向。费克定律的其它表达形式：相界面气相液相传质方向双组分混合物，在总浓度(气相也可说总压)各处相等的前提下，有:8.2.2菲克定律Fick’sLaw传质与传热区别:分子占据体积→→“分子对称面”⑴等摩尔相互扩散Equimolar(counter)diffusion无净物流N=0，无主体流动组分A的浓度分布为直线对气相(理想气体)8.2.3一维稳定分子扩散NBBA相界面等摩尔相互扩散NA仅分子扩散一种传质机制⑵单向扩散One-way(component)diffusion8.2.3一维稳定分子扩散

分子扩散：JA=-JB。

主/总体流动：A进入液相而B补充空位反向扩散离开界面，界面总压低于气相主体，混合气体向界面流动，Nb。总体流动bulkflowofthemixture≠净物流netflow但总体流动速率Nb=净物流速率N扩散：单组分A或B的流动——总体流动：混合物总体的宏观流动⑵单向扩散8.2.3一维稳定分子扩散浓度分布为对数气相：NB=0A相界面单向扩散NA⑵单向扩散8.2.3一维稳定分子扩散～～组分A通过停滞(或不扩散)组分B的分子扩散

漂流因子：总体流动对运动组分A传质的影响，>1总体流动加速A的传质，而阻碍B的传质漂流因子↑，总体流动越利于A传质若cA很小，漂流因子≈1，总体流动可忽略总结：⑴等摩尔相互扩散：工业实例——精馏无净物流N=0，NA=JA，NB=JB，JA=-JB，浓度直线分布8.2.3一维稳定分子扩散⑵单向扩散：工业实例——吸收NB=0，JA=-JB，浓度对数分布，引入漂流因子8.2.4扩散系数Diffusivity扩散系数，D，m2/s:~λ和μ物理意义：单位浓度梯度下的扩散通量物性常数：表征物质扩散速度的快慢影响因素：种类(两种物质)、浓度、P、T数量级：

D气体>>D液体>>D固体

D气～10-5m2/s；D液～10-9m2/s；D固～10-10m2/s获得途径：①试验测定；②手册查得；③借助某些经验的或半经验的公式估算。8.2.4扩散系数Diffusivity⑴气体的扩散系数：⑵液体的扩散系数：极稀的电解质溶液⑶固体的扩散系数：渗透率代替⑷生命物质中的扩散系数：大分子Wilke-Chang式Fuller式Content概述

Introduction1扩散原理

Diffusion2对流传质

Turbulentdiffusion3传质设备简介Equipments48.3.1流体对传质的贡献⑴流体静止：分子扩散⑵流体层流：扩散，但流动改变了截面的浓度分布⑶流体湍流：最常见，促进了横向(传质方向)传质，流体主体的浓度均化，界面处浓度梯度进一步增加层流底层扩散，其余对流，传质强化传质增强8.3.2湍流流体中的传质DE：涡流扩散系数eddydiffusivity湍流主体：涡流扩散，DE>>D层流底层：分子扩散，DE<<D过渡区：漩涡扩散和分子扩散，DE与D相当对流扩散速率～分子扩散→→菲克定律进行计算c或p气膜pGpi传质方向气相主体δG

zδG：有效膜厚气膜传质系数kG

8.3.3对流传质速率方程

气相与界面的传质速率方程气相分传质速率方程液相与界面的传质速率方程液相分传质速率方程比较以上各式可得：分别气相摩尔分率、分压，液相摩尔分率、摩尔浓度为推动力对应的分传质系数或传质阻力的倒数8.3.4传质系数求取

传质速率方程=传质系数×传质推动力=传质推动力/传质阻力①找出影响传质系数的因素k=f(ρ,μ,u,d,D)②因次分析，得出无因次数群的函数表达式：Sh=f(Re,Sc)，Sh=kd/D，Re=duρ/μ，Sc=μ/ρD③由试验测定函数的定量关系降膜式吸收器8.4三传类比(自学)三传间～类似的规律～类比研究Content概述

Introduction1扩散原理

Diffusion2对流传质

Turbulentdiffusion3传质设备简介

Equipments48.5传质设备简介

塔设备(第十一章内容)填料塔：填料为接触元件，连续接触设备板式塔：塔板为接触元件，级式接触设备作业

p18：8-2，8-4，8-7提示：8-2：总的物质的量变化，而空气不变，以空气量为计算基准，用质量比或摩尔比来表示CCl4的浓度。8-4：要蒸发的水的量为Vρ/M水=Ahρ/M水，传质截面积=A，故时间=需传质的量/(A×传质速率)第三节吸收过程的速率二．广义费克定律相对扩散通量JA、JB绝对扩散通量NA、NB、N(vA-vM)

vM

vA

静止面

结束语当你尽了自己的