学时三传质的速与通量化工传质与分离过程教学
15-16学时 一、传质单元数法 《化工传质与分离过程》教学课件-文档资料
S
计算吸 收剂用 量 计算填料 层高度
N OG
计算尾 气浓度
NOG～
Y2
Y1 Y2* Y2 Y2*
关系曲线图
一、传质单元数法
② 对数平均推动力法 由于
* * V Y1 Y2 S m L X1 X 2
X 1 X 2 Y1* Y2* Y Y Y Y 1 2 1 2
所以
Y Y Y 1 S
1 * 1
* Y 2 2
Y1 Y2
Y Y
1
2
Y1 Y2
一、传质单元数法
可导出 N OG 令
Y1 Y2 Y1 ln Y1 Y2 Y2
对数平均 推动力
Y1 Y2 Y1 Y1* Y2 Y2* Ym * Y1 Y Y ln ln 1 1* Y2 Y2 Y2
KY a 气相总体积吸收系数 KX a 液相总体积吸收系数
kmol/(m3· s)
一、传质单元数法
HOG 的物理意义
H OG
KY
1 KY a HOG
N A KY (Y Y *)
N
A HOG 是反映吸收速率大小因数， HOG 越小，吸
收速率越大。
一、传质单元数法
NOG 的物理意义
Z H OG N OG
HOG 一定 NOG
～Z ～
吸收分离的难度
NOG 是反映吸收分离难易程度的因数，NOG 越
大，吸收分离的难度越大。
一、传质单元数法
3. 传质单元数的求法 (1) 解析法 ① 脱吸因数法 设平衡关系为
直线 关系
Y * mX b
由操作线方程，可得 V X X 2 Y Y2 L
传质分离过程教学设计 (2)
传质分离过程教学设计一、背景简介传质分离是化工工程中常见的一种分离工艺，其原理是利用不同物质在不同介质中扩散或渗透速率不同的差异，实现物质分离。
本教学设计旨在通过理论基础讲解、计算实例演练和实验操作等方式，提高学生对传质分离过程的理解和掌握能力。
二、教学目标1.了解传质分离的基本概念和基本原理。
2.学习传质分离的计算公式及其应用。
3.掌握传质分离实验中的相关操作方法和注意事项。
4.提高学生的实验操作能力和数据处理能力。
三、教学内容1. 传质分离的基本概念和基本原理讲解内容包括：1.传质分离的定义和分类。
2.传质分离的基本原理和影响因素。
3.传质分离的术语及其含义。
4.传质分离在工业生产中的应用。
2. 传质分离的计算公式及其应用讲解内容包括：1.基于质量守恒和物质平衡的传质方程。
2.浓度梯度与传质速度的关系。
3.不同传质形式的计算公式及应用。
4.传质分离过程的计算实例讲解。
3. 传质分离实验的相关操作方法和注意事项讲解内容包括：1.实验室安全和操作规范。
2.实验中使用的设备和试剂。
3.实验中涉及到的数据采集和处理方法。
4.实验结果的分析和讨论。
4. 实践环节在教学过程中，安排学生参与传质分离实验操作，并让学生使用已学知识对实验数据进行分析和处理。
通过实践环节，让学生加深对传质分离原理的理解和实验技能的掌握。
四、教学方法采用多种教学方法，包括：1.讲授法：通过PPT讲解、实例演示等方式传达知识点。
2.互动讨论：鼓励学生在教学过程中参与课堂讨论，提高学生的思辨和创新能力。
3.实验操作：安排学生参与传质分离实验操作，提高学生的实验操作技能和数据处理能力。
4.评估反馈：通过考试、实验报告等方式对学生进行评估，及时调整教学进度和方式。
五、教学评估1.考试：考查学生对传质分离原理和应用方面的掌握能力。
2.实验报告：对学生实验数据处理和结果分析能力进行评估。
3.课堂表现：包括学生参与度、提问能力和思考能力等方面的评估。
《化工传递过程》教学大纲
化工传递过程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：化学工程与工艺专业四年制本科学生课程代码：41E02127学时分配：28赋予学分：1.5先修课程：高等数学、物理化学、化工原理、化工热力学后续课程：化工过程开发，化工设计与计算二、课程性质与任务《化工传递过程》是针对化学工程与工艺专业的专业特色课程，是学生学习专业课和从事本专业的科研、生产工作必备的理论基础。
本课程是一门探讨自然现象和化工过程中动量、热量和质量传递速率的课程。
化学工程中各个单元操作均被看成传热、传质及流体流动的特殊情况或特定的组合，对单元操作的任何进一步的研究，最终都是归结为这几种传递过程的研究。
将化工单元操作（化工原理）的共性归纳为动量、热量和质量传递过程（"三传"）的原理系统地论述，将化学工程的研究方法由经验分析上升为理论分析方法。
各传递过程既有独立性又有类似性，虽然课程中概念、定义和公式较多，基本方程又相当复杂给学习带来一定的困难，但可运用"三传"的类似关系进行研究理解，可使学生掌握化学工程专业中有关动量、热量和质量传递的共性问题。
该课程的学习有助于学生深入了解各类传递过程的机理，为改进各种传递过程和设备的设计，操作和控制提供理论基础；为今后的科学研究提供各种的基础数学模型；为速度、温度、浓度分布及传递速率的确定提供必要的帮助。
为分析和解决过程工程和强化设备性能等问题提供坚实的理论基础。
三、教学目的与要求本课程的教学目的是了解和掌握化工过程中三传现象的机理及其数学描述。
确定边界条件从而分别求出过程的解析、数值解或转化为准数关联式，培养学生分析和解决化学工程中传递问题的能力，为在工程上进一步改善各种传递过程和设备的设计、操作及控制过程打下良好的理论基础。
通过学习加深对化学工程基本原理的理解，使学生能顺利学习后续的专业课，提高自学与更新本专业知识的能力。
四、教学内容与安排第一章传递过程概论（2学时）1.1 流体流动导论1.2 动量、热量和质量传递的类似性1.3 传递过程的衡算方法第二章动量传递概论与动量传递微分方程（4学时）2.1 动量传递概论2.2 描述流动问题的观点与时间导数2.3 连续性方程2.4 运动方程第三章动量传递方程的若干解（3学时）3.1 曳力系数与范宁摩擦因数3.2 平壁间与平壁面上的稳态层流3.3 圆管与套管环隙间的稳态层流3.4 爬流3.5 势流3.6 平面流与流函数的概念第四章边界层流动（4学时）4.1 边界层的概念4.2 普朗特边界层方程4.3 边界层积分动量方程4.4 管道进口段内的流体流动4.5 边界层分离第五章湍流（3学时）5.1 湍流的特点、起因及表征5.2 湍流时的运动方程5.3 湍流的半经验理论5.4 无界固体壁面上的稳态湍流5.5 圆管中的湍流5.6 平板壁面上湍流边界层的近似解5.7 量纲分析在动量传递中的应用第六章热量传递概论与能量方程（3学时）6.1 热量传递的基本方式6.2 能量方程第七章热传导（2学时）7.1 稳态热传导7.2 不稳态热传导第八章对流传热（3学时）8.1 对流传热的机理与对流传热系数8.2 平板壁面对流传热8.3 管内对流传热8.4 自然对流传热第九章质量传递概论与传质微分方程（2学时）9.1 质量传递概论9.2 传质微分方程第十章分子传质(扩散) （2学时）10.1 一维稳态分子扩散的通用速率方程10.2 气体中的分子扩散10.3 液体中的分子扩散10.4 固体中的扩散10.5 伴有化学反应的分子扩散过程第十一章对流传质（2学时）11.1对流传质的机理与对流传质系数11.2 平板壁面对流传质11.3 管内对流传质11.4 对流传质模型第十二章多种传递同时进行的过程（2学时）12.1 热量和质量同时传递的过程12.2 平板壁面层流边界层中同时进行动量、热量和质量传递的过程五、教学设备和设施教室，黑板，投影仪，多媒体电脑。
化工传质与分离过程
化工传质与分离过程
一、化工传质与分离过程
1. 定义
化工传质与分离过程指的是通过物理、化学或其他方式将原料中的物
质从一种物料中分离出来的过程，而另一种物料就是传质该物质的媒介。
2. 目标
将原料通过不同方式分离，将其形成符合工艺要求的单一物质料或多
种物质料。
3. 方法
（1）蒸馏：即利用不同沸点液体的差别，用蒸汽来将高沸点液体蒸发，得到更高沸点或低沸点液体；
（2）萃取：即利用萃取剂把溶解物从溶液中萃取出来分离；
（3）透析：即利用分子过滤的原理，将分子的大小作为界限，把分子
大的物质离开分子小的物质，得到分离的结果；
（4）聚类：即利用物料聚合的方法，将多种物料按照一定的聚类规则，聚合成一定形态一致的多种物料，进行分离；
（5）沉淀：即利用水溶液的pH值或溶质的活性，把有溶解或悬浮的
物质分离为比较纯净的物质。
4. 作用
（1）物料的分解：将原料中的物质按照一定的分离过程，分解成多种
物质；
（2）物料的提纯：将原料中的物质通过分离过程，可以提纯成单种物料，使之更加纯净；
（3）物料的精制：将原料中中的物质通过传质分离，可以使溶液中的物质增添成分，以达到高精度处理；
（4）物料的控制：通过传质分离，可以控制几种物料中比例、浓度和均匀性，以达到高效率工艺。
5. 应用
化工传质分离过程用于各种化工行业中，如原油加工，把原油分成石油气体、石油液体和各类残渣，并可获得更多的油产品；在电解废水处理中，能有效分离废水中的铁离子和阴离子，使铁离子含量尽可能降低；在食品饮料行业中，能有效把原料中的活性成分分离出来，以符合食品饮料行业的要求。
《化工传质与分离过程》教学大纲
★面向21世纪课程教材★化工传质与分离过程教学大纲天津大学化工学院化工系2003年4月实用文档《化工传质与分离过程》课程教学大纲56 学时3.5 学分一、课程性质、目的和任务本课程及其前续课程《化工流体流动与传热》，是为培养面向21世纪高等化工创新人才的需要而建立的新课程体系中的主干课程。
本课程将传统的《化工原理》与《化工传递过程基础》有机地融为一体，并适当吸取《化工分离过程》的有关内容，依据传递过程的理论体系和单元操作的共性组合而成。
本课程属于化工类及其相近专业的一门主干课，为学生在具备了必要的高等数学、物理、物理化学、计算技术等基础知识之后必修的技术基础课。
本课程担负着由理论到工程、由基础到专业的桥梁作用，是化工类及其相近专业许多专业课程的重要基础课程，本课程教学水平的高低，对化工类及相近专业学生的业务素质和工程能力的培养起着至关重要的作用。
本课程属工科科学，用自然科学的原理（主要为动量、热量与质量传递理论）考察、解释和处理化学工程中的实际问题，研究方法主要是理论解析和在理论指导下的实验研究。
本课程强调工程观点、定量运算和设计能力的训练；强调理论与实际相结合；强调提高分析问题、解决问题的能力和综合能力。
学生通过本课程学习，应能够运用质量传递的基本理论及各传质单元操作过程的实用文档原理，解决过程计算及设备选择等问题，并为后续专业课程的学习奠定基础。
二、教学基本要求本课程在第六学期(四年制)开设。
教材内容分为课堂讲授、学生自学和学生选读三部分，其中课堂讲授部分由教师在教学计划学时内进行课堂教学，作为基本要求内容；学生自学部分由学生在教师的指导下，利用课外时间进行自学，作为一般要求内容；学生选读部分由学生根据自己的兴趣及能力，进行课外选读，不作要求。
本课程教学计划总学时56学时（其中课堂讲授54学时，机动2学时）；学生自学12学时；课程设计1.5周。
本课程采用课后习题，每次课后留2～3个练习题，由学生独立完成，教师可根据情况布置综合练习题和安排习题讨论课。
化工传递过程课程教学大纲
《化工传递过程》课程教学大纲第一部分：课程基本信息一、课程名称：化工传递过程/TRANSPORT PROCESSES IN CHEMICAL ENGINEERING二、课程性质：硕士研究生学位课（专业方向课）三、适用专业：应用化学、化学工程、生物化工等专业四、先修课程：化工原理、化工热力学、化工数值计算等课程五、学时学分：36学时，2学分六、教学方法：课堂讲授七、考核方法：考试第二部分：教学目标本课程为技术基础课，是化学工程与工艺专业的骨干课程。
通过该课程的学习，使学生掌握动量、热量传递和质量传递的基本原理、传递速率的计算、相关数学模型的建立及求解，掌握速度、浓度及温度分布规律，能针对具体问题对模型方程进行简化，了解解决实际传递问题的方法，为未来的科研和教学工作打下坚实的理论基础。
第三部分：教学内容第一章传递过程概论一、传递过程的基本概念第二章动量传递的变化方程一、动量传递的两种方式二、对流传递系数的定义式三、对流传递系数求解的一般途径第三章动量传递方程的若干解一、层流流动时的动量传递方程二、层流流动时的动量传递方程的典型求解第四章传热概论与能量方程一、热量传递的基本方式二、传热过程的机理三、能量方程的推导第五章热传导方程一、热传导方程的推导二、热传导方程的求解方法第六章对流传热方程一、对流传热方程的推导二、对流传热方程的求解方法第七章传质概论与传质微分方程一、质量传递的基本方式二、传质的速度与通量三、传质微分方程的推导第八章分子传质一、气体、液体和固体内部的分子扩散速率与通量二、稳态扩散与等分子反方向扩散第九章对流传质一、平壁对流传质方程的求解二、管内对流传质方程的求解三、动量、热量与质量传递的类似性第四部分：教材及参考书目一、推荐教材《化工传递过程》，谢舜韶，谷和平，肖人卓，化学工业出版社，2008年二、参考书目1.《化工传递过程基础》，王绍亭，化学工业出版社，1987年2.《动量、热量与质量传递》，王绍亭，天津科技出版社，1988年3.《传递现象导论》，戴干策，化学工业出版社，1996年。
《化工传质与分离过程》第一章传质过程基础
主体
组分A的主体流动质量通量
流动 通量
Au
A[
1
(
Au
A
BuB
)]
aA
(nA
nB
)
组分B的主体流动质量通量
BuaB (n A nB )
三、传质的速度与通量
组分A的主体流动摩尔通量
cAum
cA[
1 C
(cAuA
cBuB )]
xA(N
A
NB
)
组分B的主体流动摩尔通量
cBum xB (N A NB )
主体 NxA um
流动 NxB
NA NB 0
动现象。
示例：用水吸收空气 中的氨
JB
NA
J
A
Nx
A
NB
J
B
Nx
B
0
J Nx
B
B
第一章 传质过程基础
1.1 质量传递概论与传质微分方程 1.1.1 质量传递概论 1.1.2 传质微分方程
一、传质微分方程的推导
1.质量守恒定律表达式 采用欧拉方法推导
混合物的主体流动速度即为平均速度
u＝ uf （um＝ uf ）
三、传质的速度与通量
组分A的扩散速度
udA = uA－ u udA = uA－ um
组分B的扩散速度
udB = uB－ u 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
组分A的扩散质量通量
j A A (u A u)
第一章 传质过程基础
1.1 质量传递概论与传质微分方程 1.1.1 质量传递概论
一、混合物组成的表示方法 二、质量传递的基本方式 三、传质的速度与通量 1. 传质速率与传质通量 2. 传质速度的表示方法
化工传质与分离过程
化工传质与分离过程化工传质与分离过程指的是在化工行业中，通过传质过程和分离过程实现物质的转移和分离操作。
传质过程是指物质在不同相（包括气相、液相和固相）之间的传递过程，分离过程则是将混合物中的不同组分进行分离的过程。
本文将对传质与分离过程的基本原理以及常用的传质与分离技术进行详细介绍。
一、传质过程传质过程主要包括质量传递和能量传递两个方面，其中质量传递是指物质在不同相之间的传递过程，能量传递是指通过传质过程实现能量的转移。
传质过程的基本原理为溶质在物理力场的作用下从高浓度处向低浓度处传递，经典的传质过程有扩散、对流和反应等。
1.扩散：扩散是指溶质由高浓度处向低浓度处自发传递的过程，其主要原理是在浓差梯度作用下，溶质由高浓度区域经过空间的携带和碰撞，向低浓度区域移动，直到达到平衡。
扩散过程可以分为分子扩散、界面扩散和体扩散等。
2.对流：对流是指溶质在流体介质中由于流场的存在而引起的传递过程。
对流传质主要分为强迫对流和自然对流两种类型。
强迫对流是通过外加的外力使得流体产生不均匀速度场，从而引起的传质；自然对流则是由于温度和密度的差异，引起流体的密度变化，进而形成流体的自然循环。
3.反应：反应传质是指传质过程中 beginspace 同时 Beginspace 进行化学反应的传质过程。
在反应传质过程中，溶质通过扩散或对流到达反应界面，参与反应之后再分散到溶液中。
传质过程的研究对于理解物质转移和分离过程的机理、改进传质分离过程的性能和优化操作条件具有重要的意义。
二、分离过程分离过程是指将混合物中的不同组分分离出来的操作过程，常用的分离技术有凝固、蒸馏、萃取、吸附和膜分离等。
以下将详细介绍其中的几种分离技术。
1.凝固：凝固是指物质由液体状态转变为固体状态的过程。
这种分离方法常用于分离固体颗粒和溶液之间的混合物，通过凝固可以将溶液中的固体颗粒分离出来。
2.蒸馏：蒸馏是一种利用物质的沸点差异进行分离的方法。
通过加热混合液体，使其中沸点较低的组分先从液体中蒸发出来，然后再冷凝成液体，从而实现分离不同沸点组分的目的。
化工原理中的三传的应用
化工原理中的三传的应用1. 传质•传质是化工过程中重要的基础操作之一，它主要包括质量传输、热量传输和动量传输。
•在化工原理中，传质起着关键作用，涉及到反应速率、分离过程和传递物质质量的效率。
•传质的应用包括溶解过程、吸附过程和扩散过程等。
1.1 质量传输•质量传输是指物质之间的传递，包括气体与气体之间、气体与液体之间、固体与液体之间等的传递。
•在化工过程中，质量传输可以用来实现物质的分离、浓缩和净化等操作。
•例如，在萃取过程中，通过质量传输可以将有机物从溶液中分离出来。
1.2 热量传输•热量传输是指热能在物质之间的传递，包括传导、对流和辐射等方式。
•在化工过程中，热量传输主要用于控制反应温度、提供加热或冷却等。
•例如，在化学反应中，热量传输可以控制反应速率和产品的产量。
1.3 动量传输•动量传输是指流体或气体中动能的传递，主要包括流体的运动、压力和速度的变化等。
•在化工过程中，动量传输可以用来控制流体的流速、压力等参数，以实现对过程的控制。
•例如，在管道输送过程中，通过动量传输可以控制流体的流速和阻力，提高输送效率。
2. 应用案例分析2.1 化学反应中的传质应用•在化学反应过程中，传质起着重要的作用。
•例如，在酯化反应中，需要通过传质来实现醇与酸的反应，促进反应的进行。
•传质的效率会直接影响反应速率和产品的质量。
2.2 分离过程中的传质应用•在分离过程中，传质是实现分离的关键步骤之一。
•例如，在蒸馏过程中，通过传质可以将液体混合物分解为不同的组分。
•传质的选择和操作条件会直接影响分离过程的效率和能耗。
2.3 传递物质质量的效率应用•在化工过程中，传递物质质量的效率是评价过程性能的重要指标之一。
•例如，在萃取过程中，通过提高传递物质质量的效率可以增加产物的纯度和产量。
•合理设计传递过程中的操作条件以提高传递物质质量的效率是化工工程师的重要任务之一。
3. 总结•传质是化工原理中的重要内容，涉及到质量传输、热量传输和动量传输等方面。
《化工分离工程》课程教学大纲
《化工分离工程》课程教学大纲一、课程说明课程编码4302027课程类别专业主干课修读学期第五学期学分 3 学时48 课程英文名称Chemical separation engineering适用专业化学工程与工艺先修课程物理化学、化工原理、化工热力学二、课程的地位及作用本课程是高等学校化学工程及工艺专业（本科）的一门专业基础课。
是学生在具备了物理化学、化工原理、化工热力学等技术基础知识后的一门专业主干课。
化工分离工程是研究过程工业中物质分离和纯化的工程技术学科。
三、课程教学目标本课程讲授传质与分离工程的原理和应用，以及化工分离过程中一些主要分离单元操作和分离工程领域的研究进展。
它利用前期课程中介绍的有关相平衡、热力学、动力学、分子及共聚集状态的微观机理，传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。
通过本课程的学习，学生应掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷和严格的计算方法和强化改进操作的途径，对一些新分离技术有一定的了解。
四、课程学时学分、教学要求及主要教学内容(一) 课程学时分配一览表章节主要内容总学时学时分配讲授实践第1章绪论 2 2 0 第2章精馏 6 6 0讲座Aspen PLUS 模拟在化工分离过程中的应用4 2 2第3章吸收8 8 0第4章液液萃取 6 6 0第5章固液浸取自学第6章分离过程的节能 4 2 0第7章界面现象及调控 6 6 0第8章其它分离技术和分离过程的选择 4 4 0第9章色谱分离方法 4 4 0讲座化工分离工程进展 4 4 0(二) 课程教学要求及主要内容第一章绪论教学目的和要求：1. 介绍分离操作在化工生产中的重要性；分离过程的分类；本课程的分类；任务和安排。
2. 通过本章学习，能对传质分离过程有所了解。
教学重点和难点：1. 教学重点：分离操作在化工生产中的重要性。
2. 教学难点：分离操作在化工生产中的重要性。
教学方法和手段：讲授法、问答法。
《传质与分离技术》课程单元教学设计
《传质与分离技术》课程单元教学设计目录学习情境一：精制提纯工业酒精（30学时） (1)单元一、设备识别，精馏流程巡检（4学时） (1)单元二、精馏原料预处理（4学时） (3)单元三、精馏计算机仿真模拟操作（10学时） (5)单元四、精馏塔现场开塔操作-工业酒精二元系统的普通精馏教学项目（8学时） (9)单元五、精馏塔设备日常维护和停车检修（4学时） (15)学习情境二：净化分离工业有害废气（20学时） (17)单元一、设备识别，吸收-解吸流程巡检（3学时） (17)单元二、吸收-解吸原料预处理（2学时） (19)单元三、吸收-解吸计算机仿真模拟操作（8学时） (21)单元四、吸收-解吸塔现场开塔操作-净化分离工业有害废气教学项目（5学时） (25)单元五、吸收-解吸塔设备日常维护和停车检修（2学时） (27)学习情境三：流化去湿合成氨用催化剂（20学时） (29)单元一、设备识别，流化干燥流程巡检（3学时） (29)单元二、流化干燥原料预处理（2学时） (31)单元三、流化干燥计算机仿真模拟操作（8学时） (33)单元四、流化干燥器现场操作-流化去湿合成氨用催化剂教学项目（5学时） (37)单元五、流化干燥塔设备日常维护和停车检修（2学时） (40)学习情境四：净化处理石油工业污水（20学时） (41)单元一、设备识别，膜分离流程巡检（3学时） (41)单元二、膜分离原料预处理（2学时） (43)单元三、膜分离计算机仿真模拟操作（8学时） (45)单元四、膜分离器现场操作（5学时） (48)单元五、膜分离设备日常维护和停车检修（2学时） (51)学习情境五：富集回收煤油中的苯甲酸（10学时）............................. 错误!未定义书签。
单元一、设备识别，萃取流程巡检（2学时）................................. 错误!未定义书签。
单元二、萃取塔计算机仿真模拟操作（4学时）............................... 错误!未定义书签。
化工传质与分离过程教学设计
化工传质与分离过程教学设计一、背景介绍化工传质与分离过程是化学工程的一个重要学科。
它涉及到化学反应的速率、热力学平衡、传热、传质、化工过程的稳定性和可控性等方面的问题。
因此，在化工专业的教学中，化工传质与分离过程的学习起着至关重要的作用。
二、教学目标本次教学旨在使学生：1.了解传质和分离过程的基本概念和原理；2.从微观和宏观两个角度理解化工过程的传质和分离过程；3.掌握各种化工传质和分离操作的原理和优化方法；4.能够分析化工过程中的传质和分离问题，并进行量化建模和计算。
三、教学内容1. 传质作用1.1 传质基本概念和传质动力学方程；1.2 传质的机理和传质作用的影响因素；1.3 传质的量化计算和传质过程的优化方法。
2. 分离操作2.1 分离基本概念和分离动力学方程；2.2 常见的分离操作，如萃取、膜分离、蒸馏等；2.3 分离过程的优化方法和分离技术的发展趋势。
3. 应用案例3.1 酯化反应和酸碱中和反应过程中传质和分离的计算和优化；3.2 工业生产过程中的传质和分离问题，如物料的液相萃取、气相膜分离等。
四、教学方法本次教学将采用以下方法：1.学生参与课前阅读，提前准备好基本概念和原理；2.课堂上采用讲授和互动式讨论相结合的方式，介绍传质和分离的基本概念、原理、优化方法和应用案例；3.通过案例分析和问题解决，引导学生理解和掌握传质和分离相关知识；4.结合实验教学，让学生亲身体验传质和分离操作，加深对相关原理和方法的理解和掌握。
五、教学评价本次教学将采用以下方式进行评价：1.课堂互动表现，包括提问回答、讨论发言等；2.个人或小组作业，包括阅读笔记、问题解答、分析案例等；3.实验报告，包括实验过程记录、数据统计和分析、实验结论等；4.期末考试，考察学生对传质和分离相关知识的掌握和应用能力。
六、教学资源为了支持本次教学，以下资源将被提供：1.教材和参考书籍，包括《化工传质反应工程》、《传质与分离基础》等；2.教学幻灯片，包括基本概念、原理、优化方法和应用案例等；3.实验设备和实验指导书，包括液相萃取、气相膜分离等传质和分离操作的实验。
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D D
AB BA
JB
DBA
dcB dz
三、传质的速度与通量
(3)以主体流动速度表示的传质通量
主体
组分A的主体流动质量通量
流动 通量
Au
A[
1
( AuA
BuB
)]
wA (nA
nB
)
组分B的主体流动质量通量
Bu wB (nA nB )
三、传质的速度与通量
组分A的主体流动摩尔通量
cAum
cA[
1 C
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
组分A的扩散质量通量
j A A (u A u)
组分B的扩散质量通量
kg /(m2·s)
jB B (uB u) kg /(m2·s)
三、传质的速度与通量
组分A的扩散摩尔通量
J A c A (u A um )
组分B的扩散摩尔通量
J B cB (uB um )
D
AB
dcA dz
c Au A
D
AB
dcA dz
cAum
故
NA
D
AB
dcA dz
xA(NA
NB)
三、传质的速度与通量
nA
D
AB
d A
dz
wA (nA
nB )
NA
D
AB
dcA dz
xA(NA
NB)
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
主体流动现象
M A Adxdydz
质量累积速率为
M
A
A
dxdydz
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，单位体积流体中
组分A的生成质量速率为rA kg/(m3·s) 当A为反应物 rA为负
当A为产物
rA为正
反应生成的质量速率 = rAdxdydz
1
u ( AuA BuB )
三、传质的速度与通量
组分A的总摩尔通量
N A cAuA
kmol/(m2·s)
组分B的总摩尔通量
NB cBuB
kmol/(m2·s)
三、传质的速度与通量
混合物的总摩尔通量
N N A N B c Au A cBuB Cum
由此可得摩尔平均速度的定义式为
um
1 C
(c Au A
（x, y, z）
y
边长 dx、dy、dz
流体 微元
体积 dxdydz
质量 dxdydz
z
dy
dx dz
x
微分质量衡算
一、传质微分方程的推导
根据质量守恒定律，可得出以下衡算式
输入流
体微元 +
的质量 速率
反应生 成的质 量速率
输出流 流体微
= 体微元 + 元内累
的质量 积的质
速率
量速率
（输出– 输入）＋（累积）–（生成）= 0
A 组分扩散
混合物主体流动
传 质
B 组分扩散
三、传质的速度与通量
组分A总传质速度 （绝对速度）
组分A分子扩散速 度（扩散速度）
混合物移动速度 （主体流动速度）
uA
udA
uf
传
质
udB
uB
静止平面
传质的速度
三、传质的速度与通量
各速度的关系为
u u u
A dA f
u u u
B dB f 即 绝对速度＝扩散速度＋主体流动速度
相界面
气相（A＋B） 液相 S
在多组分系统中，
各组分在进行分子扩 J A
散的同时其微团常处 于运动状态—主体流 动现象。
主体 NxA um
流动 NxB
JB
NA NB 0
示例：用水吸收空气 中的氨
NA
J
A
Nxቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A
NB
J
B
Nx
B
0
J Nx
B
B
一、传质微分方程的推导
1.质量守恒定律表达式 采用欧拉方法推导
kmol/(m2·s) kmol/(m2·s)
三、传质的速度与通量
设 A、B两组分混合物 组分A通过组分B扩散 组分B通过组分A扩散
c A1
cB1
JB
z1
cB2 J JA JB 0
JA JB
c A2
z2
三、传质的速度与通量
由费克第一定律
JA
DAB
dcA dz
C c c
AB
dcA dcB 0 dz dz
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
设在点（x、y、z）处 u x
流体的质量平均速度 u u u y
质量通量 u
u
u x
u y
uz
u z
一、传质微分方程的推导
组分 A 沿 x 方向
输入的总质量流率 ( Au x j Ax )dydz
输出的总质量流率
z
z
)
j Az z
]dxdydz
一、传质微分方程的推导
三个方向上的总质量流率差
(输出 输入) [ ( Aux ) ( Au y ) ( Auz )
x
y
z
jAx jAy jAz ]dxdydz x y z
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
[( Aux
jAx)
( Aux
x
jAx) dx]dydz
输出与输入流体微元的质量流率差
(输出
输入) x
[
( Aux
x
)
jAx x
]dxdydz
一、传质微分方程的推导
y方向的质量流率差
(输出 输入) y
[( Au y )
y
j Ay y
]dxdydz
z 方向的质量流率差
(输出输入)
z
[
( Au
(cAuA
cBuB
)]
xA(N
A
NB)
组分B的主体流动摩尔通量
cBum xB (N A NB )
三、传质的速度与通量
4.各传质通量间的关系
由
jA
A (u A
u)
D
AB
d A
dz
AuA
D
AB
d A
dz
Au
故
nA
D
AB
d A
dz
wA (nA
nB )
三、传质的速度与通量
由
JA
cA (u A
um )
三、传质的速度与通量
3.传质通量的表示方法 (1)以绝对速度表示的传质通量 组分A的总质量通量
n A Au A kg /(m2·s)
组分B的总质量通量
nB BuB kg /(m2·s)
总传质 通量
三、传质的速度与通量
混合物的总质量通量
n nA nB Au A BuB u
由此可得质量平均速度的定义式为
三、传质的速度与通量
( m/s) (kg/m3) ＝ kg /(m2·s) 质量通量 ( m/s) (kmol/m3)＝ kmol/(m2·s) 摩尔通量
速度
浓度
通量
速度×浓度＝ 通量
三、传质的速度与通量
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。
cBuB )
三、传质的速度与通量
(2)以扩散速度表示的传质通量
扩散
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 ）
三、传质的速度与通量
组分A的扩散速度
udA = uA－ u udA = uA－ um
组分B的扩散速度
udB = uB－ u udB = uB－ um