传质过程
化工原理传质知识点总结
化工原理传质知识点总结一、基本概念1.1 传质的意义传质是指物质在不同相之间的传递过程。
在化工工程中，传质是指溶质在溶剂中的扩散、对流、传热、反应等传输现象。
1.2 传质的分类传质可以根据溶质与溶剂之间的接触方式分为不同的分类：（1）扩散传质：溶质在溶剂中的自由扩散过程，不需要外力的帮助。
（2）对流传质：通过溶剂的对流运动，加快溶质的扩散速率。
（3）辐射传质：发射源释放的辐射物质在空气中传输的过程。
1.3 传质的单位在化工工程中，我们通常使用质量通量或摩尔通量来描述传质的速率。
质量通量用kg/(m^2·s)或g/(cm^2·min)表示，摩尔通量用mol/(m^2·s)或mol/(cm^2·min)表示。
1.4 传质的驱动力传质的驱动力可以通过浓度差、温度差、压力差等来实现。
在传质过程中，驱动力越大，传质速率越快。
1.5 传质的应用传质在化工工程中有着广泛的应用，例如在化学反应中，传质过程可以影响反应速率和产物浓度。
在洗涤、脱水、吸附等过程中，传质也起到重要的作用。
二、传质过程2.1 扩散传质扩散传质是指溶质在溶剂中的自由扩散过程，不需要外力的帮助。
扩散传质的速率与溶质浓度梯度成正比，与扩散距离成反比，与传质物质的性质、温度等因素有关。
2.2 对流传质对流传质是指通过溶剂的对流运动，加快溶质的扩散速率。
对流传质速率与对流速度和溶质浓度梯度成正比，与传质物质的性质、温度等因素有关。
2.3 质量传递系数质量传递系数是评价传质速率的重要参数，表示单位时间内溶质通过单位面积的传质速率。
它与溶质的性质、溶剂的性质、温度、压力等因素有关。
2.4 传质速率传质速率是指单位时间内溶质通过单位面积的传质量。
它由传质物质的性质、浓度梯度、温度、压力等因素决定。
三、传质原理3.1 扩散传质的原理扩散传质的原理是由于溶质在溶剂中的无规则热运动。
在热运动的影响下，溶质会沿着浓度梯度自行扩散，直到浓度均匀。
环境工程原理 第四章 质量传递
相际传质过程：物质由一个相向另一个相转移
的过程 相际传质过程是分离均相混合物必须经 历的过程，其作为化工单元操作在工业生产中 广泛应用，如蒸馏、吸收、萃取等等
一、质量传递与动量传递、热量传递
传质过程与动量传递、热量传递过程比较 有相似之处，但比后二者复杂。例如与传热过 程比较，主要差别为： (1)平衡差别 传热过程的推动力为两物体(或流体)的 温度差，平衡时两物体的温度相等；传质过程 的推动力为两相的浓度差，平衡时两相的浓度 不相等。 例如1atm,20º C 下用水吸收空气中的氨， 平衡时液相的浓度为0.582 kmol/m3 ，气相 的浓度为3.28×10 - 4 kmol/m3 ，两者相差 5个数量级
u
1
( Au A B u B )
类似地, 若组分A 和B 的( 物质的量) 浓度分别 为cA和cB , 则混合物流体的质量平均速度un 定 义为
1 u n (c A u A c B u B ) c
(二) 以质量平均速度u为参考基准
以质量平均速度为参考基准时, 所能观察 到的是诸组分的相对速度, 混合物总 体、A 组分和B 组分相对于质量平均速度 的扩散速度分别为, u-u= 0 ， uA - u和 uB - u。
实例：空气中气味的传播，食盐在静止的水 中的溶解等等。
分子扩散是在一相内部因浓度梯度的存在，由 于分子的无规则的随机热运动而产生的物质传 质现象。尽管分子运动向各方向是无规则的， 但是在浓度高处的分子向浓度低方向扩散表现 为数量大，效率高，反之，浓度低处的分子向 浓度高方向扩散的数量少，频率低，两处比较， 则浓度高处向浓度低处扩散的量大，从而表现 出沿浓度降低方向上质量的传递。
T --- 绝对温度，K ；
(化工原理)第6章：质量传递过程基础
D z
c0 cBm
cA1 cA2
对于理想气体
cBm
cB2 cB1
ln
cB2 cB1
cB1 c0 cA1 cB2 c0 cA2
NA
D RTz
p pBm
pA1 pA2
p pBm
pBm
pB2 pB1
ln
pB2 pB1
pB1 p pA1 pB2 p pA2
c cBm
称为漂流因子 反应总体流动对传质通量的影响
NA ky y yi
NA kx xi x
NA kG pA pAi
NA kL cAi cA
传质系数 k=f (D,η,ρ,u,d )
经验关联式很多，但普遍偏差较大 主要通过实验获得
JA
DAB
dcA dz
yi Ki xi
NA
D z
c0 cBm
cA1 cA2
NA
D RTz
主体中高度湍流传质阻力为零，即无浓度
O
距离 z
相际传质双膜模型
梯度。 ④ 相界面上气液处于平衡状态，无传质阻
力存在。
（2）总传质速率方程
① 气膜和液膜传质速率方程 对气相：
NA kG pA pAi
第5章传质过程解析
①填料塔 结构如图所示,圆筒形,内装填料。
液体由上往下流动时，由于塔壁处阻力较小而向 塔壁偏流，使填料不能全部润湿，导致气液接触不良， 影响传质效果，称之为塔壁效应。
为防止塔壁效应，通常在填料层较高的塔中将填料分 层装置，各层间设液体再分部器，将液体重新分布后再 送入下层填料。
选择合适尺寸的填料，也可以减弱和防止塔壁效应。
鞍环填料综合了鞍形填料液体分布性好和环形填料通 量大的优点。
鞍型填料.
波纹填料由许多层高度相同但长短不等的波纹薄板 组成，整砌结构，流体阻力小，通量大、分离效率 高，不适合有沉淀物、易结焦和粘度大的物料，装 卸、清洗较困难，造价也高。
金属丝网价格昂贵，放大效应明显，用于要求高， 产量不大操作。
NH3 Air
NH3
H2O
③在一定条件下(如温度、压力)，两相体系必然有一个 平衡关系。
稀溶液，气液两相的平衡关系遵循亨利(Henry)定律；
p* Ex
p* c H
y* mx
理想溶液的气液相平衡关系符合拉乌尔(Raoult)定律。
在某一温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数
固体浸取 是应用液体溶剂将固体原料中的可溶组分提 取出来的操作。 液体吸附 是固液两相相接触，使液相中某个或某些组 分扩散到固相表面并被吸附的操作。 离子交换 是溶液中阳离子或阴离子与称为离子交换剂 的固相上离子的交换过程。
2．传质过程的共性 （1）传质的方式与历程
单相物系内的物质传递是依靠物质的扩散作用来实现的。 分子扩散靠分子运动从高浓度处转移到低浓度处，如： 物质在静止或滞流流体中的扩散； 涡流扩散是因流体的湍动和旋涡产生质点位移，使物质 由高浓度处转移到低浓度处的过程。
环境工程原理第05章质量传递.
质量传递：是指物质在浓度差、温度差、压力差、电 场或磁场场强差等推动力作用下，从一处向另一处的 转移，简称传质,包括相内传质和相际传质两类。 质量传递的推动力 浓度差 温度差 压力差 场强差 分子扩散和涡流扩散
热扩散
压力扩散 强制扩散
第五章 质量传递
质量传递与动量传递、热量传递有相似之处，但比后 二者复杂。如与传热过程比较，主要差别为： (1) 推动力差别
A
A
相界面 气相或液相 B+A A 固相 C 吸附
吸收
解吸 吹脱、汽提
A 脱附
相界面 液相 液相 B+A S+A
A
相界面 固相 液相 B+A S+A
A
萃取
浸沥（取） 固—液萃取
2、反应中的传质过程： 用水吸收混合气体中的氨 石灰/石灰水洗涤烟气脱硫 催化氧化法净化汽车尾气 3、传质过程需要解决两个基本问题： 过程的极限: 相平衡关系——传质方向 过程的速率: 传质机理——传质速率
表示组分A向浓度减小的方向传递 A物质的量浓度，kmol/m3
N Az DAB
dC A dz
A在z方向浓度梯度，kmol/m3· m
扩散通量
通过垂直于扩散 方向的单位截面积扩散的物质量，kmol/(m2· s)。
第二节 质量传递的基本原理
传热推动力为温度差，单位为º C；
传质过程推动力为浓度差，浓度有多种表示方法
(如气相分压、摩尔浓度、摩尔分数等)，不同表示方
法的推动力和单位均不同。 (2) 过程最终状态的差别 传热是Δt = 0；相际间传质浓度差≠0，而是相平 衡（如：NH3 溶于H2O）。
第五章 质量传递
本章主要内容
第5章 传质过程
影响泛点气速的因素有填料特性、流体物性、气液的流 量等。实际操作气速常取泛点气速的50％～85％。
（2）板式塔
①塔板的结构 板式塔的壳体为圆筒形，里面装有若干 块水平的塔板。
液体靠重力作用自上而下逐板流向塔底，且在各快塔板 板面上形成流动的液层；
相间传质的每一步有各自的速率方程，称为分速率 方程；整个过程速率方程为总速率方程，相应的有传质 分系数和总系数之分。
3. 塔设备简介
气体吸收和液体精馏两种气液传质过程通常在塔设 备内进行。塔设备的基本功能在于提供气、液两相充分 接触的机会。
根据塔内气液接触部件的结构型式，分为填料塔与板式 塔两大类。
c.舌形塔板
舌形孔的典型尺寸为：φ＝20°，R=25mm，A＝25mm。
舌形塔板结构简单、不易堵塞。液体流动阻力小。 对负荷波动的适应能力较差，气相夹带较严重。
d．筛孔塔板
结构简单、造价低廉、 气体压降小、生产能力 较大；缺点是操作弹性 范围较窄，小孔筛板易 堵塞。
e．导向筛板
① 在塔板上开设了一 定数量的导向孔，开口 方向与液流方向相同； ② 增加了鼓泡促进装 置，把液流入口处的塔 板翘起一定角度，使液 体一进入塔板就有良好 的接触。
两相界面的该相一侧，然后通过相界面进入另一相，最 后从此相的界面向主体扩散。
（2）传质过程的方向与极限
例：分析氨和空气的气体混合物与水在一恒温恒压的 容器中进行两相接触的传质过程。
相间传质和相际平衡的共有规律 ①一定条件下，处于非平衡态的两相体系内组分会自发 地进行传递，使体系组成趋于平衡态。
②条件的改变可破坏原有的平衡。其平衡体系的独立变 量数由相律决定：f = k –φ + 2 f为独立变量数, k为组分数, φ为相数, 2 指外界只有 温度和压力两个条件可以改变体系的平衡状态。
第八章 传质过程导论
几点说明：
A、与导热不同，分子扩散的特点是：当一个 分子沿扩散方向移去后，留下的空位由其他分 子填空。 B、对JA的定义是通过“分子对称”的截面： 既有一个净A分子通过这截面，也有相等的净 B分子反方向通过同一截面，填补A的净空位。
C、分子对称面在空间上既可以是固定，也可 以是移动的。
费克定律同傅利叶定律及牛顿粘性定律
热量传递（热量扩散）
dQ dA t
n
（热量通量）= -（热量扩散系数）×（热量浓度梯度）
（通量）= -（扩散系数）×（浓度梯度）
分子传递基本定律，在固体中、静止或层流流动的流体内才会产生这种传 递过程。
质量传递（扩散）？
？
（质量通量）= -（质量扩散系数）×（质量浓度梯度）
简单回顾3：
总体 N A J A J B Nb Nb
1 PA1
AB
1’
JA
Nb
JB
F
F’
NA,b NB,b
PA2 2
AB 2’
总体流动通量Nb与A穿过界面2-2’的
Z
传质通量NA相等
NA
由组分B的恒算式
Nb
c cB
JB
c cB
JA
代入组分A恒算式得
NA
JA
cA c
c
cB
JA
1
cA cB
J A
液相 A+B
相界面
气相 A+B
A 精馏
B
分离依据
利用液相各组分 的挥发度差异
传质推动力
ΔP、ΔC Δy 、Δx
吸附和干燥过程
相界面
气液相
固相
A+B
C
A 吸附
传质过程(化工基础,化学)
不同气体在同一 吸收剂中的溶解度有 很大差异。相同温度 下，二氧化硫的溶解 度较小，氨气和氯化 氢的溶解度较大。
氨在水中的溶解度 总压一定，温度下降，在同一溶剂中， 溶质的溶解度随之增加，有利于吸收 。
温度一定时，总压增 加，在同一溶剂中，
溶质的溶解度x随之
增加，有利于吸收 。
20℃下SO2在水中的溶解度
由于相组成的表示方法有多种，亨利定 律也有多种不同的数学表达形式： p*=c/H H－溶解度系数。 y*=mx m一相平衡常数。 Y*=mX
吸收过程中，气相中的吸收质进入液相，气、 液相的量都发生变化，使吸收计算变得复杂。为简 化计算，工程上采用在吸收过程中数量不发生变化 的气相中的惰性组分和液相中的纯吸收剂为基准。 以混合物中吸收质摩尔数与惰性物质摩尔数的 比来表示气相中吸收质的含量，称为气相摩尔比， 用Y表示； 以液相中吸收质摩尔数与纯吸收剂摩尔数的比 来表示液相中吸收质的含量，称为液相摩尔比，用X 表示。 摩尔比与摩尔分数的关系是： Y=y/(1-y) X=x/(1-x)
（2）传质过程的方向与极限 相间传质和相际平衡所共有的几点规律： ①一定条件下，处于非平衡状态的 两相体系内组分会自动地进行旨在使体 系的组成趋于平衡态的传递。经过足够 长的 时间，体系最终将达到平衡态，此 时相间没有净的质量传递； ② 条件的改变可破坏原有的平衡状 态。如改变后的条件保持恒定，一定时 间后，体系又可达到新的平衡。 ③在一定条件下（如温度、压力）， 两相体系必然存在着一个平衡关系。
5.1传质过程及塔设备简介
1.传质过程的类型 两相间的传质过程，根据相态不同，可分 为流体相间和流固相间的传质两类。 （l）流体相间的传质过程 ①气相—液相：包括气体的吸收、液体的蒸馏、 气体的增湿等单元操作。 ②液相一液相：在均相液体混合物中加入具有选 择性的溶剂，系统形成两个液相。 由于原溶液中各组分在溶剂中溶解度的不 同，它们将在两个液相之间进行分配，即发生 相间传质过程，这就是通常所说的液一液萃取。
化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解
被吸收NH3的体积： VNH3＝80*(0.25-0.053) =15.8 m3
传热过程
吸收过程
理论 将对流给热视为壁 实质 附近滞流层的热传
导过程—付立叶定
将吸收视为A穿过相界面附 近滞流双膜的分子扩散过 程—费克定律
At
T
T
t
t
A1 (T tw1 ) A2 (tw2 t )
N
DAC
DgP
RTpBg
A(
Dl (CA CS
CSl
p )
pi) A(Ci C)
作业： P185 7
§5-3 吸收速率
吸收速率决定吸收达到平衡的时间，决定吸收操作的 生产强度，是吸收设备选型和设备设计的重要依据。
一、吸收速率定义：NA= dnA/dτ 对于稳定吸收过程：NA=nA/τ mol(A)/s 吸收过程是物质的相转移过程，通过扩散方式进行。
二、扩散 1、分子扩散：物质以分子热运动方式穿过静止或滞流流 体的传递过程——特点：传递速率慢。 2 、对流扩散：物质以相对运动方式穿过湍流流体的传递 过程——特点：传递速率快。
A(Ci
C) =klA(Ci-C)
kl
DlCT
lCS
所以，可用界面附近气膜中的扩散速率：
NA=kgA(p-pi) 或液膜中的扩散速率：
计算吸收速率。
NA=klA(Ci-C)
作业： P185 12、13
六、吸收速率方程 1 气膜吸收分速率方程
传质过程-I.
质也会借助于分子运动从浓度高的地方移向浓度低的地
方。 以上两种均为分子扩散。
分子扩散的速率与物质的性质、传质面积、浓度差和扩散 距离有关。这一关系可以用下列数学式，即费克（ Fick ）定 律表示： G dc (3 I 1) 在稳定情况下： N 分 DA dn 式中：N分－扩散组分的分子传质速率 [kmol/s]或[kmol/h]； G － 扩散物质量 [kmol]； τ－ 时间 [s]或 [h]； 等号右边的负号表明传质的方向与浓度增加的方向相反； A － 传质面积 [m2]； c － 扩散组分的浓度 [kmol/ m3]； n － 扩散距离 [m]； D － 比例系数，称为物质的分子扩散系数 [cm2/s]或 [m2/h]。
如果没有实验数据，物质的分子扩散系数值 D可以由 经验或半经验公式进行估算。 （1）扩散组分A在气体B中的扩散系数常采用下面的半经 验公式估算：
0.00155 T 1 1 2 D [ m / h] 1/ 3 1/ 3 2 P(v A vB ) M A M B 式中：D － 扩散系数 [m2/h]；
的扩散。湍流流体内物质的传递，即靠分子扩散，又
靠涡流扩散，两者合称对流扩散。 涡流扩散基本上是一种混和过程，它是由于漩涡 中质点的强烈混合而进行传质的，传递的速度也与浓 度梯度称正比，比例系数以 g 表示，称为涡流扩散系 数。涡流扩散系数的大小除与流体的性质有关外，在 很大程度上取决于流体的流动情况－湍动程度。
传质边界层（也称有效膜）：有浓度梯度存在的区域。
对流扩散也看作为相当于通过厚度为 / 的传质边界层 的分子扩散过程。 此传质边界层中，包括了实际的层流底层厚度和虚拟 层厚度，虚拟层厚度是指过渡区及湍流主体的传质阻力折 合成与层流底层处的传质阻力相当的厚度。根据上述关于 扩散传质边界层的概念，对于对流扩散传质过程进行数学
化工传质与分离 第一章(02)传质过程基础
物理 模型 数学 模型
小结：一维稳态分子传质问题求解方法
注意问题
❖NA与 NB 的关系 ❖沿传质方向面积的变化
练习题目
思考题 1.何为主体流动现象？ 2.求解分子传质问题的基本方法是什么？ 3.何为“漂流因子”,与主体流动有何关系？ 作业题: 6、7
液体中扩散的特点
❖组分A的扩散系数随浓度而变 ❖总浓度在整个液相中并非到处保持一致
液体中扩散的处理原则
❖扩散系数以平均扩散系数代替 ❖总浓度以平均总浓度代替
一、液体中的扩散通量方程
NA
D
AB
dcA dz
cA Cav
(NA
NB)
平均
总浓 度
其中
C
av
(
M
)
av
1 (
2
1
M1
2
M2
)
D 1 (D D )
2.浓度分布方程
Cav cA
( C av
c A2
( zz1 ) ) z2 z1
Cav c A1 Cav c A1
停滞组分 B 的对数平均 摩尔浓度
小结：一维稳态分子传质问题求解方法
求解思路
❖对所求解的传质问题进行分析 ❖对费克第一定律进行分析 ❖找出边界条件 ❖求解数学模型
传质通量表达式 浓度分布方程
一、传质速率的表示方法
1.传质速率
传质速率：单位时间传递物质的量
kg /s
质量速率
kmol /s
摩尔速率
传质 GA
摩
尔
静止平面
速 率
一、传质速率的表示方法
2.传质通量
传质通量：单位时间单位面积传递物质的量
kg /(m2·s)
化工传递过程基础2
化工传递过程基础21. 引言化工传递过程是指在化工工程中，物质、能量、动量等在不同系统或阶段之间的传递、转化和变换过程。
了解和研究化工传递过程的基础原理对于化工工程师至关重要。
本文将进一步讨论化工传递过程的基础知识和关键概念，以增强读者对化工传递过程的理解。
2. 传质基础2.1 传质现象传质现象是指物质在不同相之间的传递过程，包括溶质的扩散、萃取、吸附、蒸馏等。
在化工工程中，传质过程是实现物质分离、浓缩、净化等操作的关键环节。
传质过程的速率和效率直接影响着工程操作的效果和经济性。
2.2 传质模型传质模型是描述传质过程的理论框架，用来预测和优化传质过程的性能。
常见的传质模型包括离散模型和连续模型。
离散模型是指将传质过程离散化分析，使用数学方程描述物质传递的离散步骤。
连续模型则是将传质过程连续化分析，使用连续方程描述物质传递的连续流动过程。
2.3 传质速率传质速率是指单位时间内物质传递的量，通常以质量或摩尔单位表示。
传质速率受到物质浓度差异、传质介质的性质、传质界面的特性等因素的影响。
了解和控制传质速率对于实现高效的传质过程至关重要。
3. 传热基础3.1 传热现象传热现象是指能量在物体之间的传递过程，包括传导、对流和辐射等。
传热过程在化工工程中广泛应用于反应器的温度控制、能量回收等方面。
了解和控制传热过程对于化工工程的安全和效益都有着重要意义。
3.2 传热模型传热模型是描述传热过程的理论框架，用来预测和优化传热过程的性能。
常见的传热模型包括四面体模型、无量纲模型等。
通过建立合适的传热模型，可以更准确地预测传热过程的温度分布、传热速率等关键参数。
3.3 传热传质耦合在化工工程中，传热和传质往往是同时进行的。
传热传质耦合是指传热和传质过程之间相互影响的现象。
传热传质耦合的研究对于提高工程操作的效率和经济性具有重要意义。
4. 传动基础4.1 传动现象传动现象是指力、质量和动量等在物体之间的传递过程，包括动力学传动、液力传动、电力传动等。
锂离子固相传质过程
锂离子固相传质过程
锂离子固相传质过程是锂离子电池中一个重要的过程，涉及到离子在固体材料中的传递和扩散。
这个过程对于电池的性能和输出能量有显著影响。
以下是锂离子固相传质过程的具体描述：
1.电荷转移：在锂离子电池中，电荷转移主要发生在电极与电解质之间的界
面。
当锂离子从正极穿过电解质向负极移动时，会伴随着电子的转移，这就是所谓的电荷转移。
这个过程对电池的效率和使用寿命具有关键作用。
2.相变：在固体材料中，离子可能会在不同的相之间转移。
例如，在正负电
极和电解质中，锂离子可能会在不同的晶格结构或化学状态之间转移。
这种相变对于锂离子的传递和扩散有重要影响。
3.新相生成：在新电池充电或放电过程中，锂离子可能与固体电极或电解质
发生化学反应，生成新的化合物或相。
这种新相的形成可能会影响锂离子的传递和扩散。
4.带电粒子的输送传递：在锂离子电池中，带电粒子（如锂离子）在正极和
负极之间的输送传递是实现电能存储和释放的关键环节。
这个过程涉及到离子的扩散和迁移，对于电池的输出能量和充放电速度具有重要影响。
总的来说，锂离子固相传质过程是一个复杂的物理化学过程，涉及到电荷转移、相变、新相生成以及带电粒子的输送传递等多个方面。
这个过程对于锂离子电池的性能和可靠性至关重要，是研究电池性能和应用的关键因素之一。
传质过程概述
第六章 精馏§1 传质过程概述 6-1由卫生球挥发引出传质传质过程的定义——物质以扩散的方式，从一相转移到另一相的相界面的转移过程，称为物质的传递过程，简称传质过程。
日常生活中的冰糖溶解于水，樟脑丸挥发到空气中，都有相界面上物质的转移过程。
例如某焦化厂里，用水吸收焦炉气中的氨。
OH NH O H NH 423®+。
如图6-1所示。
图6-1 吸收传质示意图再如某酒精厂里，酒精的增浓与提纯。
即利用乙醇与水的沸点不同，或挥发度不同，使乙醇与水分离的过程。
如图6-2所示。
图6-2 精馏传质示意图这两个例子说明，有物质()O H OH H C NH 2523 , , 在相界面的转移过程，都称为传质过程。
6-2 传质过程举例焦化厂的例子，是吸收操作。
——利用组成混合气体的各组分在溶剂中溶解度不同来分离气体混合物的操作，称为吸收操作。
焦炉气中不仅含有3NH ，还有242 , , , H CH CO CO 等气体，利用3NH 易溶于水，以水为吸收剂，使3NH 从焦炉气中分离出来。
吸收主要用来分离气体混合物，所以有的教NH称为溶质，炉气中其他气体称为材称吸收为气体吸收。
如图6-3所示。
水称为溶剂，3(HCl，制备盐酸，也是一种吸收操作。
惰性组分。
用水吸收氯化氢气体)图6-3吸收塔局部示意图酒精厂的例子，是精馏操作。
——利用液体混合物各组分沸点（或挥发度）的不同，将物质多次部分汽化与部分冷凝，从而使液体混合物分离与提纯的过程，称为精馏操作。
精馏主要用来分离液体混合物，所以有的教材称精馏为液体精馏。
传质过程还有，萃取——利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程。
例如用醋酸乙酯萃取醋酸水溶液中的醋酸。
如图6-4所示。
此例中醋酸乙酯称为萃取剂(A，水称为稀释剂)(B。
萃取操作能够进行的必要条件是：溶质在萃(S，醋酸称为溶质))取剂中有较大的溶解度，萃取剂与稀释剂要有密度差。
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N 分 G Dd dAn c (3I1)
稳定情况下，分子扩散速率的积分形式为：
N 分 D(c A 1c2) (3I 1 a)
式中： (c1 - c2) － 扩散组分的浓度差 [kmol/m3]； δ － 扩散层厚度 [m]；
式 （ 3-I-1a ） 也经常 写成 分 子 传质通量 [kmol/m2·s]或 [kmol/ m2·h]的形式：
v－ 摩尔体积 [cm3/mol]；
v 0 － 常数，用于水、甲醇、苯三者稀溶液时， 分别为8.0、1.49、22.88 [cm3/mol]。
对流扩散 在静止或层流流体中进行的分子扩散，其速度非
常缓慢，所以更具有实际意义的是在湍流流体中进行 的扩散。湍流流体内物质的传递，即靠分子扩散，又 靠涡流扩散，两者合称对流扩散。
第三章 传质过程
本章重点：吸收过程相平衡和传质机理，吸收速率方程， 填料吸收塔及其计算，液体蒸馏方法及分 离原理，精馏过程物料衡算和塔板数计算， 传质设备、特殊精馏方法和塔设备简介。
难 点：吸收速率方程和填料吸收塔计算，精馏过程 物料衡算和塔板数计算。
第Ⅰ部分 气－液相传质过程的机 理与设备简介
物质的传递过程（简称传质过程）：物质以扩 散的方式从一处转移到另一处的过程。
v A、 v B － 气体A、B的摩尔体积，它是指1摩尔物料
在它的沸点下呈液态时的体积（以 [cm3]计）。对于较复 杂的分子，其摩尔体积可看成是各组成元素的原子体积之 和，原子体积一般可从有关手册中查得。分子结构较简单 的气体的摩尔体积，一般可不用加和法，而从表中直接查 到。
经验公式（3-I-2）虽然误差较大，但能说明影
物质传递过程三阶段：
1. 物质从一相主体转移到两相界面的一侧； 2. 物质从界面的一侧转移到另一相的一侧，并发
生相应的物理化学变化； 3. 物质从另一相界面一侧转移到另一相的主体中。
从传质的角度来考虑，可以把上面三个阶段概括 为两种情况：（1）物质在一相内部的传递－单相中物 质的扩散；（2）两相界面上发生的过程－相间传质。
在稳定情况下： N 分 G Dd dAn c (3I1)
式中：N分－扩散组分的分子传质速率 [kmol/s]或[kmol/h]；
G － 扩散物质量 [kmol]；
τ－ 时间 [s]或 [h]；
等号右边的负号表明传质的方向与浓度增加的方向相反； A － 传质面积 [m2]； c － 扩散组分的浓度 [kmol/ m3]； n － 扩散距离 [m]； D － 比例系数，称为物质的分子扩散系数 [cm2/s]或 [m2/h]。
传质过程分类：当传质在不同相间进行时，按 相来划分，有液－固相传质过程（如浸取），气－ 固相传质过程（如吸附），液－液相传质过程（如 萃取），气－液相传质过程（如精馏、吸收）等等。 本章仅介绍气－液相传质过程。
§1 气－液相传质过程的机理
化学工程中所有涉及气、液两相接触的单元操 作（如精馏、吸收）都有物质在相间的转移。在一 定的条件下，物质的转移具有一定的速度，也就是 说需要一定的时间才能完成。
（1）扩散组分A在气体B中的扩散系数常采用下面的半经 验公式估算：
3
D 0.00T 1 2 5151[m 2/h] P (v1 A /3v1 B /3)2 M A M B
式中：D － 扩散系数 [m2/h]；
(3I2)
P － 气体总压强 [大气压（绝压）]
MA、MB － 气体A、B的摩尔质量 [g/mol]；
（2）工程上遇到的扩散过程，大多数是在流体处于 流动状态中进行的，在做层流运动的流体中，与流动方 向垂直的截面上如果存在着浓度差，则在此平面上的物 质也会借助于分子运动从浓度高的地方移向浓度低的地 方。
以上两种均为分子扩散。
分子扩散的速率与物质的性质、传质面积、浓度差和扩散 距离有关。这一关系可以用下列数学式，即费克（Fick）定 律表示：
涡流扩散基本上是一种混和过程，它是由于漩涡 中质点的强烈混合而进行传质的，传递的速度也与浓 度梯度称正比，比例系数以 g 表示，称为涡流扩散系 数。涡流扩散系数的大小除与流体的性质有关外，在 很大程度上取决于流体的流动情况－湍动程度。
3
DD0P P0T T02
(3I3)
（2）物质在液体中的扩散系数，可按下式进行计算 （此式不适用于电解溶液和浓溶液）：
D 液7.(7 v1 /3 1 v0 10 1/T 0 3)
(3I4)
式中：D 液 － 物质在液体中的扩散系数 [cm2/s]；
T － 热力学温度 [K]；
－ 液体的粘度 [泊]；
响扩散的诸因素中，既有物质本身的性质如分子量
和摩尔体积，又有外部条件如温度和压力，而且使
3
用也比较方便，可用于估算D值。 DP0(v.01A/301vT1B/532)52
11 MA MB
从式（3-I-2）也可以看出，扩散系数与气体浓
度无关，但随温度升高和压力下降而加大。
如果已经知道在热力学温度T0和压力P0下的扩散 系数D0，则可按下式计算出它在热力学温度T和压力 P时的扩散系数D的数值：
N 分 / N A 分 D (c 1 c2) (3I 1 b )
分子扩散系数D是物质的特性常数之一，表示物质 在介质中的扩散能力。
在沿扩散方向的单位距离内，扩散组分浓度降低一 个单位时，单位时间内通过单位面积的物质量，即为该 物质的分子扩散系数，其数值的大小取决于以下各因素：
① 扩散组分本身的性质。
4
1-1 单相中的物质的扩散
物质在单相中的扩散有分子扩散和对流扩散两 种方式。
分子扩散是物质分子在静止流体或层流流体中 的扩散，相当于传热中的传导。
对流扩散是物质在湍流流体中发生质点位移的 结果，相当于传热中的对流。
分子扩散
（1）当流体作为整体是处于相对静止状态时，只要 流体内部组分在各部位上分布不均匀，也就是说有浓度 差存在，则由于分子运动的结果，组分的分子将扩散开 来，直到组分在流体内各处的浓度相等为止。
N分
DA
(c1 c2 )
② 扩散组分所在的介质的性质。
D N分
③ 温度：一般温度升高，扩散系数增大。 A(c1 c2 )
④ 压力：一般压力对物质在液体中的扩散系数的影响
⑤ 小，在气体中影响大。
⑥ 浓度：一般在液体中浓度对扩散系数的影响大，在
⑦ 气体中影响小。
如果没有实验数据，物质的分子扩散系数值