第二章--传质的理论基础

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传质的理论基础PPT教案学习

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组分A通过停滞组分B的扩散（单向扩散）
NA
D
dCA dz
xA(NA
NB)
NB=0
NA
D
dCA dz
xA N A
D
dCA dz
CA C
NA
分离变量，积分
NA
DC z
ln
C C A2 C C A1
NA
Dp R0Tz
ln
(p (p
pA2 ) p A1 )
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2）所用坐标系以混合物的主体流速（平均流速）运动，而不是静止不动的坐标。
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jA
DAB
d A
dz
JA
DAB
dCA dz
分析：
1.适用于由于分子无规则热运动引起的扩散过程； 2.传递的速度即为扩散速度uA－u（ uA－um）； 3.只限于浓度梯度这个驱动引起的传质； 4.负号表明扩散方向与浓度梯度方向相反，即分子扩散朝着浓度降低的方向进行；
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例：气体氢放在一矩形压力容器中，其壁厚
10mm，容器内的CH2=1kmol/m3，容器外的H2浓度可忽略。D＝0.26×10-12m2/s，求
通过容器壁的氢的摩尔通量。
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Known: CA,1, CA,2, L, D
·
Find: NA (kmol /m 2
mA AuA
(kg/m 2·s)
mB BuB
m mA mB AuA BuB u
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第二章传热传质过程

第二章传热传质过程第二章传热传质过程第二章1、有一o2（a）和co2(b)的混合物，温度为297k，压力为1.519х105pa,已知是吗？0.40，ua？0.08米/秒，乌兰巴托？0.02m/s，尝试计算以下值：（1）混合物A组分和B组分的摩尔浓度C，Ca（2）混合物A组分和B组分的质量浓度？，？acb?b（3）混合物的平均质量速度和组分a和B的相对速度V，UA？v、乌布？V（4）混合物的绝对摩尔扩散通量，组分A和组分B N，Na，Nb（5）混合物的绝对质量扩散通量，组分A和组分B N，Na，Nb（6）组分B的相对质量扩散通量和相对摩尔扩散通量JB，JB回答：（1）0.0615kmol/m3；0.0246kmol/m3；0.0369kmol/m32、氢气和空气在总压力为1.0132×105pa，温度为25℃的条件下作等摩尔互扩散，已知扩散率为0.6×10-4m2/s，在垂直于扩散方向距离为10mm的两个平面上氢气分压力为16000pa和5300pa。

试计算此两种气体的摩尔扩散通量。

（必做）答案：?0.0259mol/m2?s（2） 2.411kg/m3；0.787kg/m3；1.624kg/m3（3）0.0396m/s；0.0404m/s；？0.0196m/s（4）0.00271kmol/m2。

s0.00197kmol/m2。

s（5）0.0955kg/m2。

s0.000738kmol/m2。

s?????0.0630kg/m2.s??0.0325kg/m2.s?? (6)? 0.0318kg/m2。

s8.86? 10? 4kmol/m2。

s????3、采用量筒来测定水蒸气在空气中的扩散系数。

试验用量筒内径为30mm，水面离开量筒口边缘的距离为100mm，筒底水温及环境温度均为25℃，相对湿度为30%的一股气流吹过筒口1小时后，用精密天平测得水的损失为10.7mg。

试确定在试验条件下水蒸气在空气中的扩散系数。

热质交换(byLJ)-2资料

NAz1 dz D CA1 dCA
z2 CA2
P＝PA+PB NB
则
z z1 z 2
C P RT
NA D CA1 CA2 z
CA PA RT
NA PA1 PB2
PB1 PB z1 距离 PA z2
PA2
代入得扩散通量的表达式
NA JA
D PA1 PA2 RT z
则
um＝（CAuA +CBuB）/C
Principles and Equipment of Heat and Mass Transfer
(2)以扩散速度表示的质量通量扩散速度与浓度的乘积称为以扩散速度表示的通量,即 jA= ρA(uA-u) jB= ρB(uB-u) JA= CA(uA-um) JB= CB(uB-um) jA－以扩散速度表示的组分A的质量通量, kg/(m2· s） JA －以扩散速度表示的组分A的摩尔通量, kmol/(m2· s）对于两组分 j= jA+ jB J= JA+ JB
以摩尔为基准，可表达为
dCA JA DAB dz
dCB JB DBA dz
JA，JB —组分A、B的摩尔扩散 JA＝－JB 故 DAB＝－DBA
Principles and Equipment of Heat and Mass Transfer
若在扩散的同时伴有混合物的主体流动，则物质实际传递的通量除分子扩散通量外，还应考虑由于主体流动而形成的通量。由通量定义即斐克定律可知：
jA A(uA u ) D d A dz
因此，得
m D
A A
dA AuA D Au dz

《热质交换原理与设备》课程教学大纲(本科)

热质交换原理与设备(Principle and Equipment of Heat and Mass Transfer)课程代码：02410040学分：2.0学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：《传热学》、《工程热力学》、《流体力学》适用专业：建筑环境与能源应用工程教材：热质交换原理与设备，连之伟，北京：中国建筑工业出版社，第四版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热质交换原理与设备》是具有承上启下意义，同时起到连接相关专业基础课与专业课桥梁作用的专业基础课。

它是在《传热学》、《流体力学》和《工程热力学》的基础上，将专业中《冷热源工程》、《暖通空调》、《热泵原理与应用》等专业课中涉及流体热质交换原理及相应设备的共性内容抽出，经综合、充实和系统整理而形成的一门专业基础课程。

此课程兼顾理论知识和设备知识，培养学生较全面掌握动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论的基础知识，掌握本专业中的典型热质交换设备的热工计算方法，为进一步学习本专业的专业课程打下坚实的基础。

（二）课程目标课程目标1:掌握传质的理论基础，包括传质的基本概念，扩散传质、对流传质的过程及分析, 相际间的热质传递模型。

课程目标2：理解传热传质的分析和计算知识，包括动量、热量和质量的传递类比，对流传质的准则关联式，热量和质量同时进行时的热质传递；学会运用所学知识分析实际问题。

课程目标3：熟悉空气热质处理方法，包括空气处理的各种途径，空气与水/固体表面之间的热质交换过程及主要影响因素，吸附和吸收处理空气的原理与方法，用吸收剂处理空气和用吸附材料处理空气的原理与方法；学会理论联系实际，分析环境控制领域常用的空气热质处理原理。

课程目标4：掌握热质交换设备的热工计算方法，包括间壁式热质交换设备的热工计算，混合式热质交换设备的热工计算和复合式热质交换设备的热工计算，能够针对具体需求对常见热质交换设备进行设计计算和校核计算。

热质交换原理与设备教学大纲

“热质交换原理与设备”课程教学大纲课程名称：热质交换原理与设备英文名称：Principle and Equipment Heat-Mass Exchanging课程编码：CJX0540学时：48 学分：3适用对象：建筑环境与设备工程专业本科生先修课程：传热学，工程热力学，流体力学使用教材：《热质交换原理与设备》，连之伟编著，中国建筑工业出版社，2011主要参考书：[1]《建筑环境传质学》，张寅平、张立志、刘晓华编，中国建筑工业出版社，2006[2]《热质交换原理与设备》，许为全编，清华大学出版社，1999一、课程介绍本课程为建筑环境与设备工程专业主要的专业基础课之一。

主要用于增强学生的专业理论水平，开阔学生的科学视野，从动量、热量和质量传递的统一的传递过程理论的高度上学习和研究本专业工程实践中遇到的诸如：热质交换设备的设计、加工、运行管理方面遇到的一些问题。

起到联系本专业基础课与技术课的桥梁作用，培养学生理论联系实际的能力。

掌握传输过程的基本理论及三种传输过程的类比；掌握空气热质交换理论方法和常用热质交换设备的热工计算方法，具备初步的优化设计和性能评价能力。

二、教学基本要求掌握质传递的基本规律和热质传递的类比，了解制冷剂为主的沸腾、凝结的基本规律；掌握强迫流的相变传热及固液相变热质交换基本原理，熟悉空气处理的各种途径；掌握空气与水/固表面之间的热质交换，熟悉用吸收剂的吸附材料处理空气的机理，熟悉被处理空气与室内空气发生的热质交换，了解常用热质交换设备的形式与结构、基本性能参数；掌握间壁式、混合式，有相变热质交换设备的热工计算，了解热质交换设备的评价的优化设计。

三、课程内容第一章绪论：建筑环境与设备专业涉及的热质交换现象及其设备分类，本门课程在专业中的地位与作用，本门课程的主要研究内容与方法。

第二章传质的理论基础：传质概论，扩散传质，对流传质，相际间的对流传质模型。

基本要求:理解浓度，扩散通量等基本概念，传质的两大基本方式和常见的8种形式，掌握Fick定律，Stefan定律，扩散系数概念，薄膜理论，三传的传递方程，传热传质同时传递模型的建立，雷诺类似律；了解柯尔本类似律，动量交换与热交换的类比在质交换中的应用；掌握对流传质的准则关联式，刘易斯关系式。

《热质交换原理与设备》习题答案(第3版)

第二章传质的理论基础3、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：410D -=若在压强5001.01310,273PPa T K =⨯=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 状态下的扩散系数可用该式计算32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅=223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=52115233 1.5410/1.013210(25.6)D m s -==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+=50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K =3221.0132980.2()0.228/1.0132273D cm s=⨯⨯=2-4、解：气体等摩尔互扩散问题124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯错误！未找到引用源。

m 2sR 0通用气体常数单位：J/kmol ﹒K5、解：250C 时空气的物性：351.185/, 1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则211220000()()()44ln4A A A m A s A A lA m A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰2-6、解：20℃时的空气的物性：（注：状态不同，D 需修正）353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023m e c sh R S =计算m h0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===第3章传热传质问题的分析和计算5、解：040,C 时空气的物性ρυ⨯23-6=1.128kg/m ,=16.9610m /s60e 210R 1.1810u lυ⨯===⨯⨯-616.9610转折点出现在56e 510101.1810e R , 4.24R c x l m μν⨯⨯⨯=== 因此，对此层流---湍流混合问题，应用式（2-157）30.8(0.037870)e c LR S Sh γ=-查表2—4得，定性温度为350C 时，324000.26410O D P T D P T -⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭2m /s40.264100.64c DS υ-⨯⨯===-616.9610360.8[0.037(1.1810)870]0.641548.9LSh γ=⨯⨯-⨯=430.288101548.9 4.4610/10mLL D h Sh m sL --⨯⎛⎫==⨯=⨯ ⎪⎝⎭每2m 池水的蒸发速率为()m A A S A n h ρρ⋅∞=-300C 时，3030.03037/;40,0.05116/A S A S kg m C kg m ρρ⋅⋅'==时()354.4610(0.030370.50.05116) 2.1410m A A S A S n h ρϕρ--⋅⋅'=-=⨯⨯-⨯=⨯6、解：在稳定状态下，湿球表面上水蒸发所需的热量来自于空气对湿球表面的对流换热，即可得以下能量守衡方程式2()s fg H O h T T h n ∞-=其中fg h 为水的蒸发潜热222()H O H O H O m S n h ρρ⋅⋅∞=-22()H O H O ms fgS h T T h h ρρ∞⋅⋅∞=+-又23r P 1m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭ 查附录2—1，当s T =035C 时，水蒸汽的饱和蒸汽压力5808S P=于是 325808180.0408/8314308H OS S sP M kg mRT ρ⨯===⨯0ρ∞=第四章空气的热湿处理1、（1）大气是由干空气和一定量的水蒸汽混合而成的。

《化工原理》第十九讲

A3 A2 A 1 Y A3 A2 A Y2*
YNT 1 ANT ANT 1 A 1Y ANT ANT 1 A2 A Y2*
YNT 1 ANT ANT 1 A 1 Y Y2* Y2*
液相总传质单元高度HOL,m
z
z
dz
V
0
K Y a
Y1 dY L Y2 Y Y* K Xa
X1 dX X2 X* X
z HOG NOG HOL NOL
气相传质单元数NOG
H OG

V KY aΩ
H OL

L K X aΩ
HOG变化范围为0.15~1.5m
1、气相及液相传质单元高度
难点
2、传质单元数NOG、NOL的计算
五、理论板层数的计算
1、最小吸收剂用量的确定
2、气相及液相总体积吸收系数kmol/(m3.s) 3、气相及液相传质单元高度 4、脱吸因数 S、吸收因数 A 5、传质单元数NOG、NOL的计算公式 6、填料层高度计算公式
二、吸收剂用量的确定
适用条件是什么？
ΔYm

ΔY1 ln
ΔY2 ΔY1
ΔY2
ΔY1 Y1 Y1*
ΔY2 Y2 Y2*
2、数值积分法求NOG的平衡关系是怎样的？
3、用纯溶剂逆流吸收，若液气比等于m，回收率等于0.9，则NOG等于多少？
4、用清水逆流吸收除去混合物中的有害气体，已知入塔气体组成，y1=0.1,A=90%，平衡关系y=0.4x，液相传质单元高度HOL=1.2m，操作液气比为最小液气比的1.2倍，求：（1）所需填料层高度；（2）如果填料层高度不受限制，L/V仍为原值，则回收率最大可以达到多少？

传热与传质理论研究及应用

传热与传质理论研究及应用在工程领域具有重要意义，对于各种系统的设计与优化起着至关重要的作用。

从热力学的角度来看，传热与传质是研究物质在不同状态间传递的过程，其研究涉及到温度、压力、物质浓度等多个因素的综合考虑。

本文将从传热与传质理论的基础入手，探讨其在不同工程领域的具体应用，以及当前研究中存在的问题与挑战。

一、传热与传质理论基础传热与传质理论是热力学的基础知识之一，通过研究物质在空间内传递的方式和速率，可以对工程系统的性能进行准确评估。

传热主要包括传导、对流和辐射三种方式，而传质则包括扩散、对流和传递等机制。

这些传热与传质现象在自然界和工程领域中随处可见，为了更好地控制和利用这些现象，工程师们需要对传热与传质理论有深入的了解。

二、传热与传质理论在工程领域的应用1. 传热与传质在汽车工程中的应用在汽车发动机中，传热与传质是一个关键的问题。

通过对冷却系统的优化设计，可以提高发动机的效率和性能，减少能源的消耗。

同时，传热与传质的研究也可以帮助汽车制造商设计出更加环保和节能的汽车。

2. 传热与传质在建筑工程中的应用建筑工程中的空调系统和供暖系统都涉及到传热与传质理论的应用。

通过合理设计空调系统的传热与传质过程，可以提高建筑物的舒适度和节能效果。

在冬季保暖时，建筑的传热与传质特性也需要得到合理的考虑。

3. 传热与传质在化工工程中的应用在化工生产过程中，传热与传质是一个极其重要的环节。

通过对传热与传质过程的深入研究，可以提高化工生产的效率和产率，减少能源的消耗和物质的浪费。

同时，传热与传质的研究也可以帮助化工企业设计出更加安全和环保的生产系统。

三、传热与传质理论研究的现状及存在的问题尽管传热与传质理论在工程领域有着广泛的应用，但在实际研究中仍然存在一些问题和挑战。

其中包括传热与传质模型的建立和求解方法、实验数据的获取和验证、以及跨尺度传热与传质过程的研究等方面。

未来的研究需要进一步深入探讨这些问题，并提出相应的解决方案，以推动传热与传质理论的发展和应用。

化工原理第二版下册

化工原理第二版下册化工原理是化学工程专业的重要基础课程，它涉及到化学工程领域的基本理论和知识，对于培养学生的工程思维和解决实际问题的能力具有重要意义。

本文将就化工原理第二版下册的内容进行介绍和解析，希望能够对学习化工原理的同学们有所帮助。

第一章，传质过程。

传质过程是化工过程中非常重要的一部分，它涉及到物质在不同相之间的传递和分布。

在本章中，我们将学习到各种传质过程的基本理论和计算方法，包括扩散、对流、质量传递系数等内容。

通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的传质现象，并能够进行相应的传质计算和设计。

第二章，传热过程。

传热过程是化工过程中不可或缺的一部分，它涉及到热量在不同物质之间的传递和分布。

在本章中，我们将学习到各种传热过程的基本理论和计算方法，包括导热、对流、辐射传热等内容。

通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的传热现象，并能够进行相应的传热计算和设计。

第三章，化工流程。

化工流程是化工工程中的核心内容，它涉及到物质在设备和管道中的流动和转化。

在本章中，我们将学习到各种化工流程的基本原理和计算方法，包括流体力学、动量平衡、能量平衡等内容。

通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的流动现象，并能够进行相应的流程设计和优化。

第四章，化工反应工程。

化工反应工程是化工工程中的重要组成部分，它涉及到物质在化学反应中的转化和产物的选择。

在本章中，我们将学习到各种化工反应的基本原理和计算方法，包括反应动力学、反应速率、反应器设计等内容。

通过学习本章，我们可以更好地理解化工过程中的化学反应过程，并能够进行相应的反应工程设计和优化。

总结。

化工原理第二版下册涵盖了化工工程中的传质、传热、流程和反应等重要内容，通过学习本书，我们可以更好地掌握化工工程的基本理论和方法，为将来的工程实践打下坚实的基础。

希望同学们能够认真学习本书，并将所学知识运用到实际工程中，不断提高自己的专业能力和素质。

化工原理是一门综合性强、理论性强、实践性强的学科，希望同学们能够在学习过程中保持好奇心，不断探索和创新，为未来的化工工程事业做出更大的贡献。

第二章传质分离过程的热力学基础

2023年5月
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如何求Ki？-活度系数法
（三）汽相逸度系数选择适宜的状态方程求取汽相逸度系数。
如采用维里方程可得到逸度系数的表达式：
中，逸度可视为修正非理想性的分压。
逸度系数—实际系统由于和理想气体的行为有偏差，在有关的运算中，
作为理想气体压力的校正而引进的概念，符号 f 。
当压力趋近于零，实际系统的性质趋近于理想气体，逸度等于压力，活度系数等于1。
逸度与压力的比值称为“逸度系数”。
2023年5月
8
基础知识- Ki 及αij
在t-x-y图中，泡点曲线与露点曲线将相图整个区域划分为三个区域，只有在两线之间区域才是汽、液相共存区。即两相区内水平线与曲线的两个交点即为互成平衡的液相与气相组成点x-y。
2023年5月
16
精馏原理在相图上表示
液相随多次部分气化次数的增加，剩余液体中难挥发组分浓度逐渐升高；
汽相随部分冷凝次数的增加，易挥发组分的浓度逐渐升高。
3、Wilson 方程（二参数）不能直接用于液液平衡
4、NRTL方程（三参数）适用于二元和多元汽液平衡和液液平衡体系（特别是含水体系），但需要3个参数
2023年5月
27
如何求Ki？
（一）液相活度系数的计算
5、UNIQUAC方程（二参数）两参数方程，仅需二元参数和纯组分数据即可估算多元
汽液平衡和液液平衡，特别适用于分子大小相差悬殊的混合物。但表达式较复杂。以上各活度系数方程的相同之处是需要实测的汽液平衡数据回归参数，当汽液平衡数据很少或根本没有时难以实用。 6、UNIFAC模型
p0 A 、p0 B 分别为A、B纯组分的饱和蒸汽压；
xA、 xA分别为A、B组分的液相平衡组成。

《热质交换原理与设备》习题答案(第3版)

第二章传质的理论基础1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。

传质通量等于传质速度与浓度的乘积。

以绝对速度表示的质量通量：,,A A A B B B A A B B m u m u m e u e u ρρ===+ 以扩散速度表示的质量通量：(),(),A A A B B B B A B j u u j u u u j j j ρρ=-=-=+以主流速度表示的质量通量：1()()A A A AB B A A B e u e e u e u a m m e ⎡⎤=+=+⎢⎥⎣⎦()B B A B e u a m m =+2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为22C O CO +=，即为1摩尔的C 与1摩尔的2O 反应，生成1摩尔的2CO ，所以2O 与2CO 通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。

3、从分子运动论的观点可知：D ∽312p T -两种气体A 与B 之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：410D -=若在压强5001.01310,273PPa T K =⨯=时各种气体在空气中的扩散系数0D ，在其他P 、T 状态下的扩散系数可用该式计算32000P T D D P T ⎛⎫= ⎪⎝⎭（1）氧气和氮气：2233025.610/()32o V m kg kmol μ-=⨯⋅= 223331.110/()28N N V m kg kmol μ-=⨯⋅=525233 1.5410/1.013210(25.6)D m s -==⨯⨯⨯+（2）氨气和空气：51.013210P Pa =⨯ 25273298T K =+= 50 1.013210P Pa =⨯ 0273T K =3221.0132980.2()0.228/1.0132273D cm s=⨯⨯=2-4、解：气体等摩尔互扩散问题124230.610(160005300)()0.0259/()8.3142981010A A A D N P P kmol m s RT z --⨯⨯-=-==⋅∆⨯⨯⨯m 2s R 0通用气体常数单位：J/kmol ﹒K5、解：250C 时空气的物性：351.185/, 1.83510,kg m Pa s ρμ-==⨯⋅6242015.5310/,0.2210/m s D m s υ--=⨯=⨯32420006640.2510/40.08Re 2060515.531015.53100.620.2510o c P T D D m s P T u d v v S D ----⎛⎫==⨯ ⎪⎝⎭⨯===⨯⨯===⨯用式子（2-153）进行计算0.830.440.830.4440.0230.023206050.6270.9570.950.25100.0222/0.08m e c m m sh R S sh D h m sd -==⨯⨯=⨯⨯===设传质速率为A G ，则211220000()()()44ln4A A A m A s A A lA m A s AA s A m A s A dG d dx h d u d du d dx h du l h ρρππρρρρρρρρρρ⋅⋅⋅⋅=-==--=-⎰⎰2-6、解：20℃时的空气的物性：（注：状态不同，D 需修正）353352244200505541.205/, 1.8110,1.013102930.22100.2410/1.0132102730.053 1.205Re 99901.81101.81100.6261.2050.2410o c kg m Pa s P T D D m s P T u dv S D ρμρμρ------==⨯⋅⎛⎫⨯⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⨯⨯===⨯⨯===⨯⨯（1）用式0.830.440.023m e c sh R S =计算m h 0.830.4440.02399900.6260.24100.018750.05m m sh D h d -⨯⨯⨯⨯===（2）用式13340.0395e c sh R S =计算m h134340.0395(9990)(0.626)0.24100.01621/0.05m sh D h m sd -⨯⨯===2-7、错解：氨在水中的扩散系数921.2410/D m s -=⨯，空气在标准状态下的物性为；353591.293/, 1.7210,Pr 0.708, 1.00510/()1.721010727.741.293 1.2410p c kg m Pa s c J kg k S D ρμμρ----==⨯⋅==⨯⋅⨯===⨯⨯由热质交换类比律可得231Pr m p c h h c S ρ⎛⎫= ⎪⎝⎭223351Pr 560.7087.0410/1.293100110727.74m p c h m s h c S ρ-⎛⎫⎛⎫==⨯=⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭✧ 1）（第3版P25）用水吸收氨的过程，气相中的NH3（组分A ）通过不扩散的空气（组分B ），扩散至气液相界面，然后溶于水中，所以D 为NH3在空气中的扩散。

化学反应中的传热和传质动力学研究

化学反应中的传热和传质动力学研究第一章概论化学反应是化学工程中最基础和重要的过程之一。

传热和传质在化学反应中起着决定性作用。

传热和传质动力学的研究对于化学反应的理解和控制至关重要。

本文将从传热和传质动力学的基本概念入手，阐述其在化学反应中的应用。

第二章传热动力学传热动力学是传热学和动力学的结合。

在化学反应中，传热动力学主要用来描述热量在反应过程中的传递和影响。

化学反应中产生的热量通常需要扩散到周围环境中，并对反应体系的温度、反应速率等参数产生影响。

传热动力学中的主要概念包括：热传导方程、热传导系数、热阻和温度场。

热传导方程是描述热量在反应体系中扩散的基本方程。

其形式为：$\frac{\partial T}{\partial t}=\alpha\nabla^2T$其中，$\frac{\partial T}{\partial t}$为温度随时间的变化率，$\alpha$为热传导系数，$\nabla^2T$为温度场的拉普拉斯算子。

热传导系数描述的是物质中热能的传递速率。

该系数受许多因素的影响，如物质的热导率、密度、比热、温度等。

改善传热系数对反应速率的改善有很大的作用。

热阻描述的是反应体系中热量扩散的难易程度。

反应体系中的物理结构和热传导特性决定了热阻的大小。

热阻越小，热量扩散越快，反应速率也随之提高。

温度场描述的是反应体系内部和表面的温度分布情况。

它对于反应速率和产物分布有重要影响。

在反应过程中，控制温度场是非常重要的。

第三章传质动力学传质动力学主要用来描述物质在反应过程中的扩散和影响。

化学反应中产生的物质往往需要扩散到反应环境中，并对反应速率、反应产物分布等参数产生影响。

传质动力学中的主要概念包括：弥散方程、质量传递系数、质量阻力和浓度场。

弥散方程是描述物质在反应体系内部扩散的基本方程。

其形式为：$\frac{\partial C}{\partial t}=D\nabla^2C$其中，$\frac{\partial C}{\partial t}$为物质浓度随时间的变化率，$D$为扩散系数，$\nabla^2C$为浓度场的拉普拉斯算子。

热质交换原理_第二章

mA NA D (m 2 / s ) dC dn A A dy dy

质量扩散系数和动量扩散系数及热量扩散系数具有相同的单位。扩散系数的大小取决于扩散物质和扩散介质的种类以及环境温度和环境压力。扩散系数一般由实验测定。分为自扩散系数与互扩散系数。
自扩散系数
DAA K 3T 3 2 2/3 2 3 d p M
AL
* nB ,m
zt2 zt2 0 2
M A nt (n* ,1 n* ,2 ) A A
水蒸气通过空气扩散时扩散系数试验装置如图所示。该装置放于温度为328.15K的恒温槽内，压强为1atm，在管顶端流过的是经过干燥的空气，空气中蒸汽浓度为0。经测定z的距离由0.125m降为0.150m需要290h，求该条件下的水-空气系统的扩散系数。
pB,m
NA
n* ,1 n* ,2 nD A A h n
* B,m

* * nB ,2 nB ,1 nD
h
n
* B ,m
nB ,m
* * nB ,2 nB ,1 * * ln(nB ,2 / nB ,1 )

当水蒸气的分压强及其变化与总压强比为很小时，可以忽略质量平均速度，斯蒂芬定律转化为斐克定律。

整体质量平均速度 v 0
* * dC A dCB * * C A CB 1 dy dy DAB DBA D

这表明二元混合物的分子互扩散系数相等。
等摩尔扩散条件

绝对摩尔扩散通量
同理
N A N A nAV nDAB
dn* A nAV dy
绝对质量浓度表达式绝对摩尔浓度表达式

传质学基础(讲稿)

吸收Absorption吸收与精馏一样同属于质量传递（即体系分离前后组成回发生变化），吸收(absorption)是依据不同组分在溶剂中溶解度不同，让混合气体与适当的液体溶剂相接触，使气体中的一个或几个组分溶解于溶剂中形成溶液，难以溶解的组分保留在气相中,从而达到混合气体初步分离的操作。

本章首先介绍传质学的基础知识，通过三传的对比分析，突出质量传递与动量传递、能量传递在研究方法上的可类比性；最终达到在工程实践中合理地设计及在实际操作中进行调节与控制。

第一节传质学基础1.1 混合物组成的表示方法混合物组成表示法质量分率a(w) mA/ m 无因次摩尔分率x nA/n 无因次体积分率xv V A/V 无因次摩尔浓度cA nA/V mol/m3质量浓度cA mA/ V kg/m3摩尔比X(Y) nA/nB 无因次混合物组成换算关系a~x ∑=ii i i M a M a x // xv~x ∑⋅⋅=i i i v i i i v M x M x x //ρρ思考：a~ xv 的关系例1 已知乙醇的浓度cA 为546kg/m3，求乙醇在水溶液中的质量分数、摩尔分数和摩尔比及溶液密度。

已知纯乙醇、水的密度为780kg/m3和1000 kg/m3。

解：取1 m3溶液作为基准，则乙醇含量为546 kg ，乙醇体积为546/780=0.700m3，乙醇摩尔数为546/46=11.87kmol ；水的体积为0.300 m3，水的质量为0.30×1000=300 kg ，水的摩尔数为300/18=16.67kmol ；乙醇的质量分数a=546/(546+300)=0.645；乙醇的摩尔分数x=11.87/(11.87+16.67)=0.410；乙醇的摩尔比 X=11.87/16.67=0.712；该乙醇溶液密度ρ=546+300=846 kg/m31.2 扩散现象与分子扩散速率计算质的现象称。

湍流扩散（涡流扩散）：碰撞混合，而进行传质的现象。

热质交换原理与设备期末复习总结

热质交换原理与设备1.三种传递现象的联系:当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时，则分别发生动量、热量和质量的传递现象。

牛顿黏性定律dy du -µτ=；热传导方式传递的热量通量密度dydt λ-q =；通过分子扩散传递的组分A 的质量通量密度dyD D A AB A ρ-j =；这些表达式说明动量交换、热量交换、质量交换的规律可以类比。

其可以用一个公式表示dy CFD Φ−=Φd '详见P7表1-1。

2.传质的理论基础：流体中各组分的浓度不均匀，物系中的某组分存在浓度梯度，将发生该组分由高浓度区向低浓度区的迁移过程，就会有质量传递或质交换发生。

传质过程又常和传热过程复合在一起，例如空调工程中的表冷器在冷却去湿工况下和在吸收式制冷装置的吸收器中发生的吸收过程等，均是既有热交换又有质交换的现象。

3.分子传质又称为分子扩散，简称扩散，它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。

分子扩散可以因浓度梯度、温度梯度或压力梯度而产生，或者是因对混合物施加一个有向的外加电势或其他势而产生。

4.对流传质是具有一定浓度的混合物流体流过不同浓度的壁面时，或两个有限互溶的流体层发生运动时的质量传递。

分子扩散与对流扩散两者的共同作用称为对流质交换。

在层流流动中，对流传质主要依靠层与层之间的分子扩散来实现的。

在湍流流体中，凭借流体质点的湍流和漩涡来传递物质的现象，称为紊流扩散。

5.斐克定律表达式)N (N x -N B A ++=A A A dzdC D 即组分的实际传质通量=分子扩散通量+主体流动通量（气体、固体、液体哪个扩散比较容易？）判断准则：①斐克型扩散：固体内部孔道的直径d 远大于流体分子运动自由程λ，λ100d ≥。

②克努森扩散：100d >λ。

③过渡区扩散：λ与d 相差不大。

6.扩散系数的大小主要取决于扩散物质和扩散介质的种类及其温度和压力。

7.对流传质：固体壁面与流体之间的对流传质速率可定义为)C -(C A As ∞=m A h N8.（必考（必考））浓度边界层：质量传递的全部阻力集中于固体表面上一层具有浓度梯度的流体层中，该流体层即称为浓度边界层。

传热和传质基本原理第二章传热复习conduction_convection_radiation

A. Shiny white B. Dull white C. Shiny black D. Dull black
5. Which is the best surface for absorbing heat radiation?
A. Shiny white B. Dull white C. Shiny black D. Dull black
Fluid movement
Cooler, more d_en_s_e_, fluids sink through w_a_rm__e_r , less dense fluids.
In effect, warmer liquids and gases r_is_e_ up.
Cooler liquids and gases s_in_k_.
Water movement
Cools at the surface
Cooler water sinks
Convection current
Hot water rises
Why is it windy at the seaside?
Cold air sinks
Where is the freezer
Understanding Heat Transfer, Conduction, Convection and
Radiation
Heat Transfer
• Heat always moves from a warmer place to a cooler place.
• Hot objects in a cooler room will cool to room temperature.
• The cup of coffee will cool until it reaches room temperature. The popsickle will melt and then the liquid will warm to room temperature.

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。

2.1传质的基本概念

2.1.1 浓度
2.摩尔浓度组分A的摩尔浓度是指单位容积混合物中含有组分A的摩尔数,单位为 .由此可见,1摩尔物质组分所含的质量数等于其分子量数.质量浓度和摩尔浓度之间的关系为
cA =
ρA
MA
(2.1-4)
式中 M A 为组分A的分子量.
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2010-6-22
2.1.1 浓度
32.00 g / mol wO2 = xO2 = × 0.2387 = 0.2637 28.97 g / mol M
M O2
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2.1.2 整体流动速度和扩散速度
1.整体流动速度对于多组分混合气体,由于各组分具有不同的浓度梯度,因此,在扩散过程中,质量移动将破坏各部分的压力平衡.为此,除了质量移动之外尚有气体的整体移动.即在扩散过程中要产生混合气体的整体流动.
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2.1.1 浓度
组分A的质量分数定义为其质量浓度与总质量浓度之比,即
ρA ρA wA = = ∑ ρi ρ
i= i =1
(2.1-2)
由定义得知,质量分数的总和必为1,即
∑w =1
i =1
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(2.1-3)
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c
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2.1.2 整体流动速度和扩散速度
斐克第一定律也可用来表示质量通量: (2.1-18) 同样,在混合物质量浓度不变条件下,上式成 dwA j A, Z = DAB ρ (2.1-19) dz 式中 j A——组分A在z方向的质量通量,单位为 ; ,Z ——混合物的质量浓度, ; ρ ——混合物中组分A的质量分数. wA

第二章--传质的理论基础

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