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文档简介
1§
2.1分子传质§2.2
菲克第一定律§2.3
扩散系数
内容:分子传质—菲克定律。传质:一组分由高浓度区向低浓度区迁移。前提:两组分以上、具有浓度差。第二章传质基础1§2.1分子传质第二章传质基础§2.1分子传质1本质:T>0K时,分子热运动。
2定义:在①静止介质或②垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体中,由于浓度梯度而产生的传质,称分子扩散。
3浓度:CρωC—体积摩尔浓度
ρ—单位体积质量
—摩尔分数
ω—质量分数§2.1分子传质3
4平均速度:根据通过单位面积(与速度方向成垂直的面积)的物质量应等于构成该混合物的各组分通过该面积的质量和)。
1)质量平均速度
2)摩尔平均速度
3)扩散速度
某一组分相对于体积平均速度的相对速度
5通量(扩散量或传质量)定义:在垂直速度方向的单位面积上,单位时间内通过的物质量(浓度×速度)3
4平均速度:4
扩散量:
1)针对相对速度质量通量单位:摩尔通量
2)相对于静止坐标:质量通量摩尔通量
相对于固定坐标,常用于工程计算。相对于平均速度,常用于描述扩散过程。
4扩散量:5§2.2菲克第一定律描述:浓度与扩散量之间的关系假定:T、P恒定,A组分在z方向仅产生扩散流。,z方向。定义:
(针对于相对扩散)(相对于平均速度)
—A在z方向上相对于摩尔平均速度的莫尔通量
—A在z方向上相对于质量平均速度的质量通量
DAB—比例常数,A经过组分B的扩散系数,因次:长度²/时间5§2.2菲克第一定律描述:浓度与扩散量之间的关系6
2相对于静止坐标菲克定律的另一种表达形式上式中,第一部分表示因浓度梯度而产生的扩散流。第二部分表示由于流体的非等量扩散所产生的流动而传递的A量,
。
推导:
故有,一般化
62相对于静止坐标故有,73应用
1)二元系(A、B)证明如下:a.
(菲克第一定律)两式相等,故同理两式相加故,b.∵
而故
73应用82)气体通过金属膜的扩散假定H2通过金属膜的扩散,符合Fick第一定律把气体–金属界面上的浓度看成是金属与金属平衡时的溶解度,故是的平衡常数。当时间足够长,单位时间进入膜的物质通量等于其流出的通量,扩散层内没有物质的积累,形成稳定态的扩散,扩散层内各处物质的浓度不随距离和时间变化而变化。
则82)气体通过金属膜的扩散
则991010114)影响传质的因素离子活度,温度,电场,磁场,声场(超声波)5)应用范围等T、P,无流体流动(传质方向上),适用于分子运动平均自由径小的体系,不适用于微孔。114)影响传质的因素12§2.3扩散系数
1气体扩散系数计算、实测、查阅
2液体扩散系数计算、实测、查阅
1)比气体小几个数量级
2)随浓度变化
3固体扩散系数
1)表面扩散气体或液体通过多孔介质扩散(例焙烧时控制气氛及介质表面疏松多孔(球团矿))。
2)固体组分扩散(发生在合金中的扩散,人为地制造缺陷,用于材料制备)
12§2.3扩散系数1气体扩散系数13①原子互换位置(能耗大,因为原子在晶格中是密排的,这种迁移引起晶格瞬时畸变)②循环机理(几率小,因为要求所有参加的原子能量高)③空位扩散(掺杂少量大分子使层间距变大)
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