化工原理传质PPT课件
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化工原理-1-第七章-质量传递基础.ppt
解：以A——NH3，B——H2O
对气相：yApPA1.08103105 00.0079
C A R p A T 8 .3 1 8 2 4 0 2 00 7 0 .3 32 m m 8 3 o4 l
0.01
对液相：
xA
17 0.01
1
0.01048
17 18
由于氨水很稀，可假设其密度与水相同， 100k0gm3 ，则：
1、组分A的质量浓度ρA
A
mA V
kg m3
式中：V为均相混合物的体积。
混合物的总质量浓度（即混合物的密度）：
m kg
V
m3
上两式相除，则： A
mA m
wA
故：A wA
2、组分A的量浓度（摩尔浓度）CA
CA
nA V
kmol m3
混合物的总物质的量浓度（总摩尔浓度）C：
C n V
kmol m3
为：
A
uAuAdum
两边同时乘以CA，则：
C A uAC A uA dC A um
显然，上式第一项为A通过固定点（静止参照物或地球）的总通量，以 NA表示；第二项为A相对于运动流体的扩散通量，即为JA；第三项则是 由于主体流动所引起的相对于固定点的通量，常称为主体流动通量。则 上式可写成：
NAJACAum
C为A和B组分的总浓度，kmol/m3；
xA为A在混合物中的摩尔分数； dxA/dz为组分A的浓度梯度； “-”表示扩散通量与浓度梯度方向相反；
DAB为比例系数，称为组分A在组分B中的扩散系数，m2/s。
当C为常数时，上式转换为：
JA,z DABddCZA
CA为A组分的浓度，kmol/m3； dCA/dz为组分A的浓度梯度；
《化工传质复习》课件
固液传质广泛应用于环境 保护、矿石提取和食品加 工等领域，用于分离和回 收物质。
3 液液传质的应用
液液传质广泛应用于制药、化工和生物工程等领域，用于提纯和分离物质。
固液传质
1 固体在液体中的传质 2 萃取法和析出法
固体通过溶解、渗透和吸 附等方式在液体中传递， 常涉及固液表面交互作用。
萃取法通过溶剂将溶质从 固体中萃取出来，析出法 通过沉降或结晶将溶质从 液体中析出。
3 固液传质的应用
化工传质复习
化工传质复习，通过本课件将详细介绍传质的基本概念和过程，包括传质速 率公式、分子扩散传质、对流传质、质量传递系数、气液传质、液液传质和 固液传质等内容。
传质的基本概念和过程
1 传质的定义
传质是指物质在不同相之间的传递过程，包括分子扩散、对流传质和固液传质。
2 传质过程的三种形式
传质可通过分子扩散、对流和固液接触过程来实现。
3 传质速率公式及影响因素
传质速率可由菲克定律表示，影响因素包括浓度差、温度、接触面积和传质系数等。
分子扩散传质
1 分子扩散传质的定义
分子扩散传质是指物质分子通过自由运动的 方式在不同相之间传递的过程。
2 扩散速率及影响因素
分子扩散速率受浓度差、温度、分子间相互 作用力和扩散距离等因素的影响。
3 Ogston模型和Wilke-Chang模型
3 弥散系数和Schmidt数
弥散系数是描述对流传质能力的参数， Schmidt数表示流体传质和质量传递的比例。
4 层流和湍流传输
层流传输指流体分层且顺序排列传质；湍流 传输指流体混合不均匀，传质速率更快。
质量传递系数
1 质量传递系数的定义
质量传递系数是表征物质传递速率的参数，描述了传质过程中的阻力和质量传输效率。
3 液液传质的应用
液液传质广泛应用于制药、化工和生物工程等领域，用于提纯和分离物质。
固液传质
1 固体在液体中的传质 2 萃取法和析出法
固体通过溶解、渗透和吸 附等方式在液体中传递， 常涉及固液表面交互作用。
萃取法通过溶剂将溶质从 固体中萃取出来，析出法 通过沉降或结晶将溶质从 液体中析出。
3 固液传质的应用
化工传质复习
化工传质复习，通过本课件将详细介绍传质的基本概念和过程，包括传质速 率公式、分子扩散传质、对流传质、质量传递系数、气液传质、液液传质和 固液传质等内容。
传质的基本概念和过程
1 传质的定义
传质是指物质在不同相之间的传递过程，包括分子扩散、对流传质和固液传质。
2 传质过程的三种形式
传质可通过分子扩散、对流和固液接触过程来实现。
3 传质速率公式及影响因素
传质速率可由菲克定律表示，影响因素包括浓度差、温度、接触面积和传质系数等。
分子扩散传质
1 分子扩散传质的定义
分子扩散传质是指物质分子通过自由运动的 方式在不同相之间传递的过程。
2 扩散速率及影响因素
分子扩散速率受浓度差、温度、分子间相互 作用力和扩散距离等因素的影响。
3 Ogston模型和Wilke-Chang模型
3 弥散系数和Schmidt数
弥散系数是描述对流传质能力的参数， Schmidt数表示流体传质和质量传递的比例。
4 层流和湍流传输
层流传输指流体分层且顺序排列传质；湍流 传输指流体混合不均匀，传质速率更快。
质量传递系数
1 质量传递系数的定义
质量传递系数是表征物质传递速率的参数，描述了传质过程中的阻力和质量传输效率。
化工原理下册课件第七章-传质与分离过程概论-------------课件
② 在气液相界面处，气液两相处于平衡状态，无 传质阻力。
③ 在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流 体强烈湍动，各处浓度均匀一致，无传质阻力。
二、相际间对流传质模型
依据双膜模型，组分A通过气膜、液膜的扩散 通量方程分别为
Dp
NA
AB 总
RTzG pBM
( p Ab
pAi )
NA
D
AB
zL
c总 c
一、涡流扩散现象
2.涡流扩散通量方程 描述涡流扩散通量的方程为
J
e A
M
dcA dz
kmol/(m2·s )
—涡流扩散系数，m2/s M
涡流扩 散的类型
运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的
运动流体之间的质量传递过程—对流传质。
对流 传质
√
强制对流传质 自然对流传质
一、相际间的对流传质过程
相际间的传质
二、相际间对流传质模型
1.双膜模型
惠特曼(Whiteman)
于1923年提出，最早提出
的一种传质模型。
pb
停滞膜模型
（双阻力模型）
cb
播放动画32：双膜模型
双膜模型示意图
二、相际间对流传质模型
停滞膜模型的要点
① 当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳 定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞 膜—气膜和液膜，溶质A经过两膜层的传质方式 为分子扩散。
训练才能有所收获，取得成效。 9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
强制层流传质
强制湍流传质√
二、对流传质
2.对流传质的机理
所谓对流传质 的机理是指在传质 过程中，流体以哪 种方式进行传质。 研究对流传质速率 需首先弄清对流传 质的机理。
③ 在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流 体强烈湍动，各处浓度均匀一致，无传质阻力。
二、相际间对流传质模型
依据双膜模型，组分A通过气膜、液膜的扩散 通量方程分别为
Dp
NA
AB 总
RTzG pBM
( p Ab
pAi )
NA
D
AB
zL
c总 c
一、涡流扩散现象
2.涡流扩散通量方程 描述涡流扩散通量的方程为
J
e A
M
dcA dz
kmol/(m2·s )
—涡流扩散系数，m2/s M
涡流扩 散的类型
运动流体与固体表面之间，或两个有限互溶的
运动流体之间的质量传递过程—对流传质。
对流 传质
√
强制对流传质 自然对流传质
一、相际间的对流传质过程
相际间的传质
二、相际间对流传质模型
1.双膜模型
惠特曼(Whiteman)
于1923年提出，最早提出
的一种传质模型。
pb
停滞膜模型
（双阻力模型）
cb
播放动画32：双膜模型
双膜模型示意图
二、相际间对流传质模型
停滞膜模型的要点
① 当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳 定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞 膜—气膜和液膜，溶质A经过两膜层的传质方式 为分子扩散。
训练才能有所收获，取得成效。 9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
强制层流传质
强制湍流传质√
二、对流传质
2.对流传质的机理
所谓对流传质 的机理是指在传质 过程中，流体以哪 种方式进行传质。 研究对流传质速率 需首先弄清对流传 质的机理。
化工原理传质
dc A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m dz
； DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿
着浓度降低的方向进行
对于气体扩散：
dC A N A J A D dZ D dp A NA RT dZ
nA pA C A V RT
mA wA m
摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数 占混合物总摩尔数的分率。
气相：
nA 液相： x A n
nA yA n
yA yB y N 1
xA xB x N 1
质量分率与摩尔分率的关系：
nA mwA / M A xA n mwA / M A mwB / M B mwN / M N wA /M A wA /M A wB /M B wN /M N
JA NMcA/c
到界面溶解于溶剂中，造
成界面与主体的微小压差
NA
，
使得混合物向界面处的流 动。 （2）总体流动的特点：
总体流 动NM NMcB/c
JB
1
2
1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。
N MA
cA NM c
N MB
cB NM c
p Bm
——漂流因数，无因次
Sm
漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子
扩
散增大的倍数。 漂流因数的影响因素：
p p Bm 1
c cSm
1
浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。
； DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿
着浓度降低的方向进行
对于气体扩散：
dC A N A J A D dZ D dp A NA RT dZ
nA pA C A V RT
mA wA m
摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数 占混合物总摩尔数的分率。
气相：
nA 液相： x A n
nA yA n
yA yB y N 1
xA xB x N 1
质量分率与摩尔分率的关系：
nA mwA / M A xA n mwA / M A mwB / M B mwN / M N wA /M A wA /M A wB /M B wN /M N
JA NMcA/c
到界面溶解于溶剂中，造
成界面与主体的微小压差
NA
，
使得混合物向界面处的流 动。 （2）总体流动的特点：
总体流 动NM NMcB/c
JB
1
2
1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。
N MA
cA NM c
N MB
cB NM c
p Bm
——漂流因数，无因次
Sm
漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子
扩
散增大的倍数。 漂流因数的影响因素：
p p Bm 1
c cSm
1
浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。
传热和传质基本原理--传质理论 ppt课件
ppt课件
35
（5） 温度对扩散系数的影响
ppt课件
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§3-6 流体和多孔介质中的扩散和扩散 系数
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39
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40
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42
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43
多孔介质中的弥散传质 The origin of dispersion（弥散）
Physically, a non-constant advecting velocity
D f x c ~ j x u ~ ij)f jku ~ iu ~jfu ~ kc ~f
(*)
(1 C r)c ~ u ~ jf u x i jf u ~ ju ~ if( c x jfjk u ~ k c ~ f) 0
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48
Thus the last equation can be simplified as:
u j 0 x j
u ti xjuju i1 x p i xj
( u i uj) xj xi
c t xj
ujcxj
(Df xcj)
ppt课件
45
Volume-averaged macroscopic GEs
u j f 0 x j
uif t
xj
ujf
uif
1pf
f xi
microscopic equations reads the spatial deviation: u~ j 0 x j
D D u ~i t xj(u ~juif u ~iu ~j)1f x ~ pi xj( x u ~ij u ~ xij)
传质过程ppt课件
质传递全部借助分子扩散来进
行，浓度梯度在两个层中的分
布是线性的，而在有效膜以外
浓度梯度消失，即假设折线
pGpi 和 ciHc 代 表 实 际 浓 度 变 化 pBpi 和 ciEc 。 膜 层 厚 度 假 设 为 L1和L2。因为已假设界面上气、 液相存在着平衡，其关系为p*
= f (c)。
图3-I-2 双膜理论示意图
快， / 愈薄），如果单靠提高分子扩散的系数，效果是
不明显的。
单相传质方程式及单相传质系数
根据上面引出的有效膜（传质边界层）的概念， 从壁面到湍流主体的对流扩散传质速率方程式，就可
以按直接通过厚度为 / 的层流流体的分子扩散传质速
率来考虑。
17
同处理传热问题一样，把传 质速率写成如下形式：
k N (c1 c2 ) A
体），逐步依靠流体质点的
位移和混和进行传质，
图3-I-1
15
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
21
根据近年的研究，在高流速下的两相流体间的传质， 具有下述特点：
（1）具有自由相界面的两相流体系统，相界面不是 固定不变的。当两相流速增大，湍流迅速发展，在相界 面上将形成众多的漩涡，相界面由于这些漩涡所冲刷和 贯穿而大大增加，从而严重地影响稳定的滞流膜。甚至 有人认为在这种情况下这个膜层已经不复存在。
下面我们着重讨论第二阶段，即当两相接触时 相间界面的状况及在界面上发生的过程。必须指出， 由于这个问题比较复杂，直到目前为止，尚没有统 一的成熟的理论足以完善地反映相间传质地内在规 律。现将有关理论简单介绍如下。
化工原理09-传质概论共32页
解：氨在气相的摩尔浓 度C AG 按式 8 6计算， 其中分压单位为 mmHg 时的 R由表 8 1查得 为62 .36 mmHgm 3 / kmolK , C AG p A / RT 6 / 62 .36 293 0.00328 kmol / m3 100 kg水含氨 1kg，由于氨水很稀，密度 可视为与水相同。 其体积为（ 100 1）/1000 0.101 m3; 氨为1 /17 kmol; C AG (1 /17 ) / 0.101 0.582 kmol / m3
（质量分率与比质量分率） 3、摩尔分率xA与摩尔浓度cA
4、质量分率aA与摩尔浓度cA
例：8—1（P4）
浓度 换 算
aA
xA aA
MA aB
MA
MB
Y A 1 yA yA ;
yA 1 Y Y A A ;
CACmxA
CA MA aA
实验室测得在 1at总 m及压温2度0C下1， 00g水中含1g氨 时， 液面上氨的平衡6m分m压 H。为 g求气、液相组摩成皆 尔浓度表示时的关相系平。衡
化工原理
（下册）
第八章：传质过 程导论
化工原理下册——传质过程导论
第八章 传 质 过 程 导 论 第一节 概述 一、传质过程（Mass transfer process) 物质从一相（转移到） 另一相的传递过程
气体的吸收(absorption):分离气体混合物 气—液
气
空气
水
吸收
液
NH3 解吸 NH3
律）
牛顿粘性定律 t - m dur
dr
在一定的T、P及CM下，均相
混合物的分子扩散通量为：
JA - DAB
（质量分率与比质量分率） 3、摩尔分率xA与摩尔浓度cA
4、质量分率aA与摩尔浓度cA
例：8—1（P4）
浓度 换 算
aA
xA aA
MA aB
MA
MB
Y A 1 yA yA ;
yA 1 Y Y A A ;
CACmxA
CA MA aA
实验室测得在 1at总 m及压温2度0C下1， 00g水中含1g氨 时， 液面上氨的平衡6m分m压 H。为 g求气、液相组摩成皆 尔浓度表示时的关相系平。衡
化工原理
（下册）
第八章：传质过 程导论
化工原理下册——传质过程导论
第八章 传 质 过 程 导 论 第一节 概述 一、传质过程（Mass transfer process) 物质从一相（转移到） 另一相的传递过程
气体的吸收(absorption):分离气体混合物 气—液
气
空气
水
吸收
液
NH3 解吸 NH3
律）
牛顿粘性定律 t - m dur
dr
在一定的T、P及CM下，均相
混合物的分子扩散通量为：
JA - DAB
化工原理-7传质PPT课件
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i 1
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
N
yi 1
i1
二、质量分数与摩尔分数
质量分数与摩尔分数的关系
由质量分数 求摩尔分数
xA
wA / M A
一、分子扩散现象与费克定律
1.分子扩散现象 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递
现象—分子传质。
❖ 分子传质又称为分子扩散，简称为扩散 ❖分子传质在气相、液相和固相中均能发生
播放动画31：分子扩散现象
一、分子扩散现象与费克定律
2.费克(Fick)定律
描述分子扩散过程的基本定律—费克第一定律。
及
边界条件
(1) z = z1 cA = cA1 ( pA= pA1 ） (2) z = z2 c A= cA2 ( pA= pA2 ）
一组分通过另一 停滞组分的扩散
二、气体中的稳态分子扩散
求解可得
NA
Dc
AB 总
z
ln
c
总
cA2
c
总
c A1
或
NA
Dp
AB 总
RTz
ln
p
总
p
总
pA2 p A1
二、气体中的稳态分子扩散
简单分子的扩散体积
v
/（cm3/mol）
7.07
物质
CO
v /（cm3/mol）
传质概述 - 化工原理第三版王志魁编课程课件
二、相平衡 --------相际间传质的最终状态
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两相浓度 pG
不相等。
气相主体
▲达到相平衡时，传质过程仍在 进行，只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零，因此属动 态平衡。
相界面 pi Ci
空气+氨气
水 液相主体
传质方向 CL
吸收
三、相组成的表示方法
摩尔分率
四．传质方式
分 子 扩 散 ： 静 止 的 或 层流 流 动 的 流 体 中 ，
传
质
方
式对
流
传
质
：
靠分子运动来 在 湍 流 流 动中 ，
进
行
传
质的
方
式
靠 流 体 质 点 的 脉 动 来 进行 传 质 的 方 式
第六章 吸 收
重点：双膜理论、传质基本方程、操作线方程 难点：双膜理论
第二节 物质传递机理
物质传递的三个步骤：
1 扩散物质从一相的主体扩散到两相界面（单相中的扩散）； 2 在界面上的扩散物质从一相进入另一相（相际间传质）；
3 进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散（单相中的 扩散）；
界面
气相 组分 主体
组分
液相 主体
物质在单相中的扩散
物质在单相中的传递靠扩散，发生在流体中的扩 散有分子扩散和对流扩散两种。
2、亨利定律
当总压不高（<5×105Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方 溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
p* =E·x
式中: p* ---------溶质在气相中的平衡分压, kPa； x----------溶质在液相中的摩尔分率 E----------享利系数， kPa
传质原理及应用 ppt课件
16
固定截面上包括运动的分子对称面，则有：JA=-JB N总体流动通量，由两部分组成
N CA N CB N CC
总体流动中携 带的组分A
总体流动中携 带的组分B
PPT课件
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在截面F与两相界面间做物料衡算
对组分A：
JA
CA C
N
NA
对组分B：
CB C
N
JB
1’
1
pA1
JA N JB
力相当的de厚的层流膜(虚拟膜、当量膜、有效膜) 内，
对流传质的作用就折合成了相当于物质通过de距离的分子
扩散过程，这种简化处理的P理PT课件论称为膜模型。
28
（2）对流传质速率方程
对于气相
NA
DG
RTdG
P pBm
pA1 pA2
令： kG
DG
RTdG
P pBm
对于液相
NA
PPT课件
7
一、分子扩散
1、分子扩散概述与费克定律
PPT课件
8
PPT课件
9
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在 浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较 高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。
分子运动论：随机运动,道路曲折,碰撞频繁 扩散速 率很慢
(1)费克定律 a.扩散通量：
kL 2
DL
渗透模型参数，是气液相每次接触的时间
PPT课件
33
溶质渗透理论比膜模型理论更符合实际，指明 缩短τ可提高液膜传质系数。故，增加液相的湍动程 度、增加液相的表面积均为强化传质的途径。
化工基础第四章传质过程课件
a
AV V
A
同理摩尔浓度：
C
n A
xn A
x
C
AV V
A
C n 混合物的总摩尔浓度。 V
对于气体混合物
np C A A
A V RT
c
m A
Mn AA
Mp AA
AV
V
RT
气体混合物的总摩尔浓度为：
Cn p V RT np
y A A An P
• 气体混合物的摩尔比可用分压比表达如下：
Y
n A
•p
4 相际传质过程
界面
气 组分 相 主 体
组分
液
相
主
体
相际传质示意图
二 相组成的表示方法
• 1 质量分率(工程制用重量分率)和摩尔分率 • 某组分的质量占总质量的分率或百分率. • 对含A、B、C、…..的均相混合物有
a
m A
,a
m B
,
a
m C
,........
A mB mC m
a a a ...... 1
终点： 浓度差为〇
扩散快慢？
➢扩散通量：
单位面积上单位时间内扩散传递的物 质量，单位为kmol/(m2•s); • 影响因素: • 物质性质 浓度差 扩散距离 等有关
➢ 费克(Fick)定律：扩散通量与浓度梯度成正比。
对于组分A
N
D
dcA
dc A
浓度梯度
A,0
AB dl dl
气体 N
D AB
注意！传质速率方程式有多种形式（浓度的表示方法有多 种 传质推动力和相应的传质系数）。传质比传热更复杂。
• 作业 • 1.2.3.4
化工原理1第七章质量传递基础 ppt课件
第七章 质量传递基础
2020/12/27
1
7.1 概 述
7.1.1化工生产中的传质过程
概念：质量传递（传质）：指物质从一处向另一处转移，包括相内传 质和相际传质两类。相内传质发生在同一个相内，相际传质则涉及不
同的两相。
传质是一个速率过程，过程的推动力是化学位差，包括浓度差、温 度差、压力差等，但通常指的是浓度差。
目前已有较多的经验公式来估算液体的扩散系数，但估算的 结果不如气体可靠。
2020/12/27
26
对于很稀的非电解质溶液（溶质A+溶剂B），其扩散系数常用Wilke-Chang
公式估算：
DAB7.41015
MB
1
2T
VA0.6
式中：DAB为溶质A在溶剂B中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），m2/s； T为溶液的CB D A d dBxzxBNAN B
对气体混合物，组分的摩尔分数习惯上用y表示。
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7.2.2 扩散系数 扩散系数DAB物理含义为：表示某组分在介质中扩散的快慢。是物质的一 种传递性质，但由于它至少涉及两种物质，文献中有关扩散系数的数据
往往不全，应用时常需进行估算。
为：
A
uAuAdum
两边同时乘以CA，则：
C A uAC A uAd C A um
显然，上式第一项为A通过固定点（静止参照物或地球）的总通量，以 NA表示；第二项为A相对于运动流体的扩散通量，即为JA；第三项则是 由于主体流动所引起的相对于固定点的通量，常称为主体流动通量。则 上式可写成：
NAJACAum
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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1
7.1 概 述
7.1.1化工生产中的传质过程
概念：质量传递（传质）：指物质从一处向另一处转移，包括相内传 质和相际传质两类。相内传质发生在同一个相内，相际传质则涉及不
同的两相。
传质是一个速率过程，过程的推动力是化学位差，包括浓度差、温 度差、压力差等，但通常指的是浓度差。
目前已有较多的经验公式来估算液体的扩散系数，但估算的 结果不如气体可靠。
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对于很稀的非电解质溶液（溶质A+溶剂B），其扩散系数常用Wilke-Chang
公式估算：
DAB7.41015
MB
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2T
VA0.6
式中：DAB为溶质A在溶剂B中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），m2/s； T为溶液的CB D A d dBxzxBNAN B
对气体混合物，组分的摩尔分数习惯上用y表示。
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7.2.2 扩散系数 扩散系数DAB物理含义为：表示某组分在介质中扩散的快慢。是物质的一 种传递性质，但由于它至少涉及两种物质，文献中有关扩散系数的数据
往往不全，应用时常需进行估算。
为：
A
uAuAdum
两边同时乘以CA，则：
C A uAC A uAd C A um
显然，上式第一项为A通过固定点（静止参照物或地球）的总通量，以 NA表示；第二项为A相对于运动流体的扩散通量，即为JA；第三项则是 由于主体流动所引起的相对于固定点的通量，常称为主体流动通量。则 上式可写成：
NAJACAum
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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化工理课件5.3单相内传质共31页
pBm
pB2 pB1 ln pB2
pB1
——积分式 返回
北京化工大学化工原理电子课件
液相：
NA zDcSmc(cA1cA2)
cSm
cS2 cS1 ln cS2
cS1
——积分式
（4）讨论
1）组分A的浓度与扩散距离z为指数关系
2） p 、c
p Bm
c Sm
——漂流因数，无因次
返回
北京化工大学化工原理电子课件
J A ,e ——涡流扩散速率，kmol/(m2·s)； D e ——涡流扩散系数，m2/s。
注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性
常数，其值与流体流动状态及所处的位置有
关。
总扩散通量：
JA
(DDe
)dcA dz
返回
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2．有效膜模型 （1）单相内对流传质过程
（2）等分子反向扩散传质速率方程
传质速率定义：任一固定的空间位置上， 单位时间 内通过单位面积的物质量，记作N, kmol/(m2·s) 。
气相：
NA=
JA
D RT
dpA dz
返回
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液相：
NARDT(zpA1pA)2 NA= JA DABddczA
NA D z (cA1cA2)
5.3.1. 分子扩散
1．分子扩散与菲克定律
返回
北京化工大学化工原理电子课件 分子扩散现象：
返回
北京化工大学化工原理电子课件
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存 在浓度差，则因分子无规则的热运动使 该组分由浓度较高处传递至浓度较低处， 这种现象称为分子扩散。
化工原理(第八章传质基础)
D2 = D1 ( T2µ1 ) T1µ 2
3、生物物质的扩散系数 化 工 原 理 对于水溶液中生物溶质扩散系数的估算，当溶质的分子量 小于1000或其分子体积小于500 cm3/mol 时，可用下式计 算：
DAB
1/ T (φM B )T2 −15 = 7.4 ×10 µVA0.6
m2 / s
吉 首 大 学
吉 首 大 学
JA pA1 pB1 JB pA2 pB2
由于总压p=pA+pB为常数，微分则有：0=dpA+dpB DAB=DBA=D
二、扩散系数 化 工 原 理 扩散系数是衡量物质扩散能力的物理性质，单位：m2/s 1、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与其系统、温度和压力有关，其数量级为 10－5m2/s 对于二元气体扩散系数的估算，通常使用富勒（Fuller）公 式：
固相 C
固相 B+A
气相 C+A
液相 A
汽相 精 馏
干 燥
B+A A+B B
三、相组成的表示方法 化 工 原 理 １．质量分率和摩尔分率 混合物中某组分Ａ的质量mA占混合物总重量m的分率，称为 组分Ａ的质量分率 。即： wA= mA/m 混合物中某组分Ａ的摩尔数nA占混合物总摩尔数n的分率，称 为组分Ａ的质量分率 。即： xA= nA/n ２．质量比和摩尔比 以Ｂ为参照组分，则质量比：w = mA/mB，摩尔比：X = nA/nB 3．质量浓度和摩尔浓度 单位体积溶液中溶质的质量，称为质量浓度，即： CA=mA/V 单位体积溶液中溶质的摩尔数，称为摩尔浓度，即： cA=nA/V
C （C －C ） A Ai CBm
CA CAi CAi’
δ δ’
’ D’ C （C’ C ） Ai－ ’ A C’ δ’ Bm
3、生物物质的扩散系数 化 工 原 理 对于水溶液中生物溶质扩散系数的估算，当溶质的分子量 小于1000或其分子体积小于500 cm3/mol 时，可用下式计 算：
DAB
1/ T (φM B )T2 −15 = 7.4 ×10 µVA0.6
m2 / s
吉 首 大 学
吉 首 大 学
JA pA1 pB1 JB pA2 pB2
由于总压p=pA+pB为常数，微分则有：0=dpA+dpB DAB=DBA=D
二、扩散系数 化 工 原 理 扩散系数是衡量物质扩散能力的物理性质，单位：m2/s 1、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与其系统、温度和压力有关，其数量级为 10－5m2/s 对于二元气体扩散系数的估算，通常使用富勒（Fuller）公 式：
固相 C
固相 B+A
气相 C+A
液相 A
汽相 精 馏
干 燥
B+A A+B B
三、相组成的表示方法 化 工 原 理 １．质量分率和摩尔分率 混合物中某组分Ａ的质量mA占混合物总重量m的分率，称为 组分Ａ的质量分率 。即： wA= mA/m 混合物中某组分Ａ的摩尔数nA占混合物总摩尔数n的分率，称 为组分Ａ的质量分率 。即： xA= nA/n ２．质量比和摩尔比 以Ｂ为参照组分，则质量比：w = mA/mB，摩尔比：X = nA/nB 3．质量浓度和摩尔浓度 单位体积溶液中溶质的质量，称为质量浓度，即： CA=mA/V 单位体积溶液中溶质的摩尔数，称为摩尔浓度，即： cA=nA/V
C （C －C ） A Ai CBm
CA CAi CAi’
δ δ’
’ D’ C （C’ C ） Ai－ ’ A C’ δ’ Bm
、传热与传质ppt课件
▪ ▪ 对于有挡板的搅拌釜，釜内不设置内冷蛇管时：
非均相体系的传热
虽然管路中浆液流动传热的研讨已有大量报道， 但对于搅拌牛顿型浆液的报道却很少。非均相的 液—固悬浮体系所构成的浆液，当固体颗粒体积 分率小于1％内，固体颗粒对于传热影响很小，此 时可以运用均相体系的传热关联式进展传热计算。
作业
1.聚合速率在聚合过程中普通有三种类型，其中那些 对反响控制比较有利？可采用那些措施
第三节 搅拌聚合釜的传热计算
搅拌内流体与载热休的温度差，
传热面积及总传热系数。故有
提高总传热系数，添加传热面积和降低冷却水
温度以扩展温差可提高传热速率。釜大型化后， 单价体积的传热面积减小，降低水温须添加冷冻 的动力耗费，因此提高总传热系数足改善传热效 果的最好方法。
▪ 湍流时，雷诺数的指数普通取b＝2/3，N Pr的指 数c＝1/3，粘度比的指数m＝0.14。因此，各种搅 拌釜传热方程的主要差别在常数α值的不同。α 值包含了几何要素的影响，所以各搅拌釜传热方 程只能在几何类似的条件下运用。
▪ 对于非规范型釜，几何尺寸的改动对传热关联式 的影响密添加多项校正：
总传热系数的大小与釜内物料性质、搅拌条件， 夹套内水流情况和水温，釜壁材质和粘捉物及水 垢的堆积有关。其定量关系可由以下热阻方程表 示。
αi和α0分别代表釜的内、外壁传热膜系数；δ/λ 从为釜壁固体导热部分的总热阻，其中δ为厚度， λ为导热系数，由碳钢层、不锈钢层、搪瓷层、粘 釜物和水垢几部分组成。
分类：
按与时间 的关系
间歇传热 延续传热 非稳态传热：传热速率 常数，
稳态传热：传热速率=常数，
传热的根本方式 热的传送是由于物体内部或物体之间的温度不同而 引起的。当无外功输入时，根据热力学第二定律， 热总是自动地从温度较高的部分传给温度较低的部 分， 或是温度较高的物体传给温度较低的物体。 根据传热机理的不同，传热的根本方式有热传导、 对流和辐射三种。
非均相体系的传热
虽然管路中浆液流动传热的研讨已有大量报道， 但对于搅拌牛顿型浆液的报道却很少。非均相的 液—固悬浮体系所构成的浆液，当固体颗粒体积 分率小于1％内，固体颗粒对于传热影响很小，此 时可以运用均相体系的传热关联式进展传热计算。
作业
1.聚合速率在聚合过程中普通有三种类型，其中那些 对反响控制比较有利？可采用那些措施
第三节 搅拌聚合釜的传热计算
搅拌内流体与载热休的温度差，
传热面积及总传热系数。故有
提高总传热系数，添加传热面积和降低冷却水
温度以扩展温差可提高传热速率。釜大型化后， 单价体积的传热面积减小，降低水温须添加冷冻 的动力耗费，因此提高总传热系数足改善传热效 果的最好方法。
▪ 湍流时，雷诺数的指数普通取b＝2/3，N Pr的指 数c＝1/3，粘度比的指数m＝0.14。因此，各种搅 拌釜传热方程的主要差别在常数α值的不同。α 值包含了几何要素的影响，所以各搅拌釜传热方 程只能在几何类似的条件下运用。
▪ 对于非规范型釜，几何尺寸的改动对传热关联式 的影响密添加多项校正：
总传热系数的大小与釜内物料性质、搅拌条件， 夹套内水流情况和水温，釜壁材质和粘捉物及水 垢的堆积有关。其定量关系可由以下热阻方程表 示。
αi和α0分别代表釜的内、外壁传热膜系数；δ/λ 从为釜壁固体导热部分的总热阻，其中δ为厚度， λ为导热系数，由碳钢层、不锈钢层、搪瓷层、粘 釜物和水垢几部分组成。
分类：
按与时间 的关系
间歇传热 延续传热 非稳态传热：传热速率 常数，
稳态传热：传热速率=常数，
传热的根本方式 热的传送是由于物体内部或物体之间的温度不同而 引起的。当无外功输入时，根据热力学第二定律， 热总是自动地从温度较高的部分传给温度较低的部 分， 或是温度较高的物体传给温度较低的物体。 根据传热机理的不同，传热的根本方式有热传导、 对流和辐射三种。
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一、分子扩散现象与费克定律
2.费克(Fick)定律
描述分子扩散过程的基本定律—费克第一定律。
JA
DAB
dcA dz
及
JB
DBA
dcB dz
kmol/(m2· s)
费克第 一定律
DAB —组分A在组分B中的扩散系数，m2/s
DBA —组分B在组分A中的扩散系数，m2/s
一、分子扩散现象与费克定律
质量分数与摩尔分数的关系
由质量分数 求摩尔分数
xA
wA / M A
N
i1
wi
/
M
i
由摩尔分数 求质量分数
wA
xAM A
N
i 1
xi M i
三、质量比与摩尔比
1.质量比
质量比的定义式
XA
mA m mA
质量比与质量分数的关系
X
A
wA 1 wA
wA
XA 1 X
A
三、质量比与摩尔比
萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
结晶（溶解） 吸附（脱附）
浸取
三、传质分离方法
（5）气固传质过程
气固传质过程 是指物质在气、固两相 间的转移，它主要包括 气体吸附（或脱附）、 固体干燥等单元操作过 程。
第七章 传质与分离过程概论
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握传质与分离过程的基 本概念和传质过程的基本计算方法，为以后各章 传质单元操作过程的学习奠定基础。
第七章 论
7.1 概述
传质与分离过程概
7.1.1 传质分离过程
一、分离过程在化工中的应用
反应过程
分离过程
原料
反应产物
示例：三氯甲烷的制备。
吸附 （脱附）
干燥
三、传质分离方法
平衡常数（分配系数）
Ki yi / xi
分配因子
xi、yi分别表示
组分在两相中的组 成
ij Ki / K j
通常将K值大的当作分子，故一般大于1。当偏
离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得以 分离，越大越容易分离。
三、传质分离方法
2.速率分离过程
（1）膜分离
某种过程
均相物系
Hale Waihona Puke 两相物系实现均相物系的分离
根据不同 组分在各 相中物性 的差异， 使某组分 从一相向 另一相转 移：相际 传质过程
相际传质过程
均相物系分离
二、相际传质过程与分离
示例：空气和氨分离 空气 水
吸 收 塔
空气＋氨
氨水
三、传质分离方法
1.平衡分离过程
（1）气液传质过程
气液传质过程是指物 质在气、液两相间的转移， 它主要包括气体的吸收 （或脱吸）、气体的增湿 （或减湿）等单元操作过 程。
2.摩尔比
摩尔比的定义式
XA
n
nA nA
液相
YA
n
nA nA
气相
摩尔比与摩尔分数的关系
X xA A 1 xA
xA
XA 1 XA
练习题目
思考题 1.传质分离过程有哪些类型? 2.何为相平衡常数和分离因子? 3.选择分离方法应主要考虑哪些因素? 4.相组成有哪些表示方法，引出质量比和摩尔比有
目的产物 副产物
分离过程 目的产物 原料
副产物
示例：炼油过程。
二、相际传质过程与分离
分离 过程
非均相物系分离
可通过机械方法分离，易实现分离。
例 气－固分离：沉降 液－固分离：过滤
均相物系分离
不能通过简单的机械方法分离，需通过 某种物理（或化学）过程实现分离，难 实现分离。
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法
何意义?
作业题: 1、2
第七章 论
7.1 概述
传质与分离过程概
7.2 质量传递的方式与描述
7.2.1 分子传质（扩散）
一、分子扩散现象与费克定律
1.分子扩散现象 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递
现象—分子传质。
分子传质又称为分子扩散，简称为扩散 分子传质在气相、液相和固相中均能发生
播放动画31：分子扩散现象
吸收 （脱吸）
增湿 （减湿）
三、传质分离方法
（2）汽液传质过程
汽液传质过程是指物 质在汽、液两相间的转移， 该汽相是由液相经过汽化 而得，它主要包括蒸馏 （或精馏）单元操作过程。
蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是 指物质在两个不互溶的 液相间的转移，它主要 包括液体的萃取等单元 操作过程 。
膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分 扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作 过程。
膜分离
超 反滤渗透
渗 点析渗析
三、传质分离方法
（2）场分离
场分离是指在外场（电场、磁场等）作用 下，利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物 分离的单元操作过程。
场分离
电 热泳扩散
高梯度磁场分离
三、传质分离方法
钕铁硼永磁场 磁化精馏实验装置
三、传质分离方法
3.分离方法的选择 分离方法选择的原则
被分离物系的相态 被分离物系的特性 产品的质量要求 经济程度
第七章 论
7.1 概述
传质与分离过程概
7.1.1 传质分离过程
7.1.2 相组成的表示方法
一、质量浓度与物质的量浓度
1.质量浓度
质量浓度定义式
ii
平均摩尔质量
cA
A
MA
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i 1
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数
摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
N
yi 1
i1
二、质量分数与摩尔分数
A
mA
V
kg /m3
密度
混合物的总质量浓度
N
总 i1 i
一、质量浓度与物质的量浓度
2.物质的量浓度
物质的量浓度定义式
cA
nA V
kmol /m3
混合物的总物质的量浓度
N
c
总 i1
ci
一、质量浓度与物质的量浓度
质量浓度与物质的量浓度的关系
c总 总M
M x M
对于两组分扩散系统 J J J 0
AB
c c c 常数
总 AB
微分得 dcA dcB 0 dz dz
故此得 D D
AB BA
一、分子扩散现象与费克定律
3.总体流动现象
示例：用水吸收空气中的氨
设由A、B组成的二元气体混合物，其中 A为溶 质，可溶解于液体中，而B不能在液体中溶解。这 样，组分A可以通过气液相界面进入液相，而组分 B不能进入液相。由于 A分子不断通过相界面进入 液相，在相界面的气相一侧会留下“空穴”。根据 流体连续性原则，混合气体会自动地向界面递补， 这样就发生了A、B 两种分子并行向相界面递补的 运动，这种递补运动就形成了混合物的总体流动。