传质的基本概念
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 ；
弗兰克 p.英克鲁佩勒.传热和传质基本原理
弗兰克p.英克鲁佩勒.传热和传质基本原理传热和传质基本原理[弗兰克p.英克鲁佩勒.传热和传质基本原理]是一本关于传热和传质领域的重要参考书籍。
本文将以此书中所涉及的内容为主题，详细探讨传热和传质的基本原理，以及相关的数学模型和实际应用。
首先，我们先来了解一下传热和传质的基本概念。
传热是指物质内部或不同物质之间因温度差异而引起的热量传递过程。
热量会从高温区域传递到低温区域，直至达到热平衡。
而传质则是指物质内部发生组分变化或不同物质之间发生物质迁移的过程。
传质包括扩散、对流和反应等多种方式。
在传热和传质领域，一个重要的概念是传递系数（transfer coefficient），用来描述传递过程的强度。
传递系数和物质性质、流动方式等因素有关。
根据英克鲁佩勒的《传热和传质基本原理》中的介绍，传递系数可以通过实验测量、经验公式或数值模拟等方法获得。
接下来，我们将详细讨论几种常见的传热和传质方式。
首先是传热的方式。
根据传热的途径，可以将传热分为传导、传流和辐射三种方式。
传导是指热的分子运动传递能量的过程，当物体温度不均匀时，热量会由高温区域向低温区域传递。
传导的强度受到物质热导率的影响，热导率越大，传导越快。
传流是指通过流体的对流传递热量。
当流体沿流动方向被加热或冷却时，热量将随流体的运动而传递。
对流的强度与流体的流速、流动形式以及流体与物体之间的热传递系数有关。
辐射是指由于物体的热辐射而传递的热量。
热辐射是物体由于温度而产生的电磁波辐射，可以经过真空传递。
辐射的强度可以通过斯特藩－玻尔兹曼定律来描述，该定律指出辐射通量与物体的温度的四次方成正比。
接下来是传质的方式。
根据传质时所涉及的运动方式，传质可以分为分子扩散和对流扩散两种方式。
分子扩散是指物质通过分子间的碰撞和运动实现的扩散过程，分子扩散受到物质的扩散系数、浓度差异和传质介质的性质等因素的影响。
对流扩散是指物质在流体中通过流动实现的扩散过程。
在对流扩散中，物质由于流体的运动而迁移，对流扩散的强度与流速、浓度差异和流体传质性质等因素有关。
安工大 冶金传输原理第十二章 传质
c A J1A - J 2 A .A.dx
- D AB
（23）
c A c A c A c A . A [-D AB (-D AB ).dx].A .A.dx x x x x
c A c A ( D AB ) x x
（24）
该式即为菲克第二定律，它描述了非稳态时，物质扩散传质的
浓度场，表示为：
Ci f（x，y，z，）
当组分i的浓度不是时间变化，而仅是空间的函数时，成为稳态 浓度场，即：
C i 0
Ci f（x，y，z）
④浓度梯度 表示为：
浓度梯度：在传质方向上某一组分浓度Ci随空间距离x的变化率，
C i grad C i x
（6）
⑤自扩散、互扩散、爬坡扩散
ii）多组分混合物的质量平均速度 u
u
u
i 1 n i
n
i
i
i 1
u
i 1 i
1
n
i
(m / s)
(7 )
ρi—i组分的质量浓度 ρ—混合物的质量浓度 iii）多组分混合物的mol平均速度
um
ui—i组分的绝对速度
c u
i 1 n i
n
i
c
i 1
两种成分不 同的固体
两种液体
两种气体
iii）爬坡扩散 上面说了，在浓度梯度的推动力下，物质由浓度高的区域向 低浓度区域扩散。这句话是不严谨的，因为有时会出现低浓度向 高浓度的扩散，这种扩散称为“爬坡”扩散。 例如：含Fe-Si（3.8%）-C（0.48%）和Fe-C（0.44%）两块合金 焊接在一起，如图：
1 n c i ui c i 1
传热和传质基本原理
传热和传质基本原理传热和传质是物质在不同状态和介质之间传递能量和物质的过程。
它们是热力学和物质平衡的基础，对于理解和应用许多自然现象和工程问题至关重要。
传热是指热量在物体之间传递的过程。
热量是物体内部微观粒子的运动状态，是一种能量的形式。
当物体与其他物体或环境接触时，热量就会在它们之间传递。
传热的方式可以分为三种：传导、对流和辐射。
传导是在物体内部传递热量的方式。
当物体的一部分受热时，它的分子会加速运动，与周围分子发生碰撞，从而将能量传递给周围分子。
这种传递方式在固体中最为常见，因为固体的分子间距相对较小，分子之间的相互作用力较强。
固体的导热性能与其导热系数有关，导热系数越大，物体的导热性能越好。
对流是热量通过流体运动传递的方式。
当流体受热时，其密度会减小，从而使流体上升，而冷却的流体则下降。
这种上升和下降的流动形成了对流现象。
对流的传热效果与流体的流速、流体的性质以及流体与物体之间的接触面积有关。
辐射是通过电磁波辐射传递热量的方式。
所有物体都会辐射热能，辐射的强度与物体的温度有关。
辐射传热不需要介质，可以在真空中进行。
辐射的传热效果与物体的表面特性、温度差以及波长有关。
传质是指物质通过扩散、对流等方式在不同状态和介质之间传递的过程。
传质的方式可以分为扩散、对流和溶解。
扩散是溶质在溶剂中自发性的分子或离子运动，使其浓度均匀分布的过程。
扩散速率与浓度梯度、温度、溶质和溶剂的性质以及扩散距离有关。
对流传质是在流体中溶质随着流体的流动传递的过程。
流体中的溶质可以通过流体的对流运动从一处运动到另一处。
对流传质的速率与流体的流速、溶质的浓度梯度以及流体和溶质的性质有关。
溶解是溶质在溶剂中形成溶液的过程。
溶解速率与溶质和溶剂的性质、温度和浓度有关。
传热和传质是许多自然现象和工程问题的基础。
在自然界中，许多地理、气象、生物学和化学现象都与传热和传质有关，如大气环流、海洋环流、生物代谢等。
在工程领域，传热和传质的研究和应用广泛存在于化工、能源、材料等领域，如炼油、化学反应、传热设备等。
环境工程原理 第四章
分子扩散
组分在固体中的扩散系数：
若固体内部存在某一组分的浓度梯度，也会发生扩散，例如氢气透过橡皮 的扩散,锌与铜形成固体溶液时在铜中的扩散，以及粮食内水分的扩散等。物质 在固体中的扩散系数随物质的浓度而异，且在不同方向上其数值可能有所不同， 目前还不能进行计算。各种物质在固体中的扩散系数差别可以很大，如氢在 25℃ 时 在 硫 化 橡 胶 中 为 0.85×10—9m2/s, 氦 在 20℃ 时 在 铁 中 为 2.6×10— 13m2/s。
三、费克定律
表示扩散方向与浓度梯度方向相反
N A,z
DAB
dCA dz
A 在 B 中的扩散系数 m2/s
扩散通量，kmol/m2s
(8-5)相界面
气相
液相 传质方向
费克定律的其它表达形式：
N A,z
CDAB
dxA dz
DAB
dpA RT
dz
DAB RT
dpA dz
0
图4.2.1 分子扩散示意图
向低浓度处移动
——质量传递
静止——蓝色由最初的位置慢慢散开，经过较长一段 时间后，杯中水的颜色趋于一致
搅拌一下——？
由分子的微观运动引起—— 分子扩散 ——慢 由流体微团的宏观运动引起—— 涡流扩散 ——快
工程上为了加速传质，通常使流体介质处于运动状态——湍 流状态，涡流扩散的效果占主要地位
二、传质机理
一、浓度
浓度定义：单位容积中物质的量称为浓度。 浓度表示方法：
质量浓度(m/V):单位为kg/m3或g/cm3 摩尔浓度(n/V):单位为kmol/m3或
mol/cm3
（一）质量浓度
组分A的质量浓度ρA:单位容积混合物中含
化学工程中的传质过程
化学工程中的传质过程传质是化学工程中的重要过程之一，它涉及物质在不同相之间传递的过程。
在化学工程中，传质过程是实现各种反应以及分离纯化的关键步骤之一。
本文将介绍传质的基本原理、传质过程的分类以及传质操作在化学工程中的应用。
一、传质的基本原理传质是指物质在空间中由高浓度区域向低浓度区域的传递。
在化学工程中，传质可以通过扩散、对流和反应来实现。
扩散是指物质由浓度较高的区域向浓度较低的区域通过分子运动的方式传递。
对流是指物质在流体中由于流体的运动而传递，可以通过外加压力差或者液体搅拌等方式实现。
反应传质是指在化学反应过程中，反应物和产物通过扩散和对流的方式进行传递。
二、传质过程的分类根据传质方法的不同，传质过程可以分为气体传质、液体传质和固体传质三种。
1. 气体传质气体传质是指气体在不同相之间的传递过程。
在化学工程中，气体传质通常通过气体的扩散来实现。
扩散系数是气体传质研究中的重要参数，它与物质本身的性质、传质介质的性质以及温度等因素有关。
气体传质在化学工程中的应用广泛，例如在气体吸附、蒸馏和气体分离等领域都有重要的应用。
2. 液体传质液体传质是指液体在不同相之间的传递过程。
在化学工程中，液体传质通常通过扩散和对流的方式来实现。
液体传质过程中的重要参数是质量传递系数，它与溶质的性质、传质介质的性质以及温度等因素有关。
液体传质在化学工程中的应用广泛，例如在溶剂萃取、萃取精馏和浸出等工艺中都有重要的应用。
3. 固体传质固体传质是指固体在不同相之间的传递过程。
在化学工程中，固体传质通常通过扩散和渗透的方式来实现。
固体传质过程中的重要参数是固体的扩散系数和扩散路径的长度。
固体传质在化学工程中的应用广泛，例如在膜分离、吸附和离子交换等工艺中都有重要的应用。
三、传质操作在化学工程中的应用传质操作在化学工程中广泛应用于反应器设计、分离纯化以及废水处理等领域。
下面将以蒸馏过程为例介绍传质操作在化学工程中的应用。
蒸馏是一种常用的分离纯化方法，它通过液体的汽化和凝结来实现混合物组分之间的分离。
传热传质
主讲：魏高升
D dpA NA cAx vx 0 RT dx D dpA 1 1 D dpw vx RT dx cAx cAx RT dx
x截面处水蒸气的物质的量通量密度为 D dpw D dpw D dpw cwx Nw cwx vx RT dx RT dx RT dx cAx 对于理想气体，
Dept. of Thermal Power Engineering － NCEPU
主讲：魏高升
（4）通量密度
定义：单位时间内在垂直于扩散方向单位面积上通 过的某组分的物质的数量称为该组分的通量密度。
质量通量密度：
单位时间内在垂直于扩散方向单位面积上通过的某 组分的质量，用Mi 表示，单位为kg/(m2· s) 。
物质的量通量密度（摩尔通量密度）： 单位时间内在垂直于扩散方向单位面积上通过的某 组分的物质的量（摩尔数量），用 N i 表示，单位为 kmol/(m2· s) 。
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主讲：魏高升
2. 质扩散的菲克(Fick)定律 在稳态、无整体流动的二元混 合物中，通量密度与浓度梯度成 正比： A M A DAB kg/(m 2 s) x cA N A DAB kmol/(m 2 s) x MA、NA分别为组分A的质量通量密度和物质的量通 量密度。 DAB为质扩散率（分子扩散系数），单位为m2/s，是 物性参数，反映分子扩散能力的大小。其数值取决于混 合物的性质、压力与温度，主要由实验测定。 负号表示扩散方向指向浓度降低的方向。
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化工传递过程基础总结
化工传递过程基础总结化工传递过程是化学工程学科的基础，它是研究化学物质在不同状态下的传递现象的学科。
化工传递过程包括物质的传质、热传、动量传递等。
在化学工程中，化工传递过程是实现化学反应和物料加工的关键环节。
本文将介绍化工传递过程的基础知识，包括传质、热传和动量传递。
一、传质传质是指物质在不同相之间的传递现象，包括气体、液体、固体之间的传递。
传质过程是化学反应、物料加工等过程中的重要环节。
传质的速率取决于传质物质的性质、传质界面的性质、传质系统的温度、压力、浓度等因素。
1. 传质的基本概念传质过程可以分为扩散、对流和传递过程的组合。
扩散是指物质通过分子扩散的方式在不同相之间传递，其速率与浓度梯度成正比。
对流是指物质在流体中的传递，其速率与流体速度成正比。
传递过程是扩散和对流的组合，其速率取决于扩散和对流的贡献。
2. 传质的速率传质速率可以用传质通量来表示，传质通量是单位时间内通过传质界面的物质量。
传质通量可以用菲克定律来计算，菲克定律是指在扩散过程中，单位时间内通过单位面积传递物质的量与浓度梯度成正比，与传质物质的性质和传质界面的性质有关。
传质速率还可以用对流传质公式来计算，对流传质公式是指在对流过程中，传质通量与速度梯度成正比，与流体的性质和传质界面的性质有关。
3. 传质的机理传质的机理包括分子扩散、对流传递和物理吸附等。
分子扩散是指物质通过分子间的碰撞在不同相之间传递。
对流传递是指物质在流体中的传递，其速率受到流体的速度、流动方式、物质的性质等因素的影响。
物理吸附是指物质在传质界面上的吸附现象，吸附物质的性质、传质界面的性质等因素会影响吸附的速率。
二、热传热传是指热量在不同相之间的传递现象，包括传导、对流和辐射三种方式。
热传过程是化学反应、物料加工等过程中的重要环节。
热传的速率取决于热传物质的性质、热传界面的性质、热传系统的温度、压力等因素。
1. 热传的基本概念热传过程可以分为传导、对流和辐射三种方式。
化学工程中的传质作用分析
化学工程中的传质作用分析传质作为化学工程中的重要过程之一，广泛应用于能源、化工、生物、环保等领域。
传质作用是指物质从一处向另一处运动的过程，其中最常见的就是物质在气体、液体和固体之间的传输过程。
在化学工程中，通过传质作用可以实现物质的分离、反应和纯化等目的，因此对其进行深入的分析和研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
一、传质作用的基本概念传质作用是化学工程学科中的一个重要分支，它包括质量传递、热量传递和动量传递等方面。
其中，质量传递是传递物质的过程，热量传递是传递热量的过程，而动量传递则是传递动量的过程。
在传质作用中，质量传递的对象可以是气体、液体或固体等不同状态的物质，而其传输方式可以是扩散、对流或混合等。
扩散是指在相间接触面上，由于浓度不同的物质通过分子之间的相互作用而传递的过程。
对流则是由于物质在流体内部的运动而引起的传输现象。
混合则是指对两种或以上物质在合适条件下相接触并混合的过程。
二、传质作用的应用传质作用在化学工业中的应用非常广泛，例如在化学反应中，通常需要将反应物通过扩散、对流或混合等方式带到反应器中，同时将反应产物从反应器中带出，达到反应物与产物之间的分离和纯化。
在化学分离中，传质作用也扮演着至关重要的角色。
例如，在萃取、吸附、膜分离和气体液体分离等过程中，传质作用都是实现化学分离的基础。
此外，传质作用还能够实现热量和动量的传递，例如在换热器和传动器中，常常采用传质方式实现热量和动量的传递。
三、传质作用的影响因素传质作用受到许多影响因素的影响，其中最重要的就是物质浓度、温度、压力、流速和传质距离等因素。
物质浓度是影响传质作用的最重要因素之一，反应物的初始浓度将决定传质的速率和方向。
温度和压力则是影响物质运动的两个基本参数，温度越高，分子热运动越活跃，传质速率越快；而压力的变化则会影响气体的扩散和流动行为。
流速对于对流传质有着很大的影响，较快的流速对传质的速率有着较好的提高作用。
制药分离工程知识点总结
制药分离工程知识点总结制药分离工程是制药工业中的一个重要领域，它涉及到原料药的提取、分离纯化、结晶、干燥等过程。
在这个过程中，需要应用到许多分离工程的原理和技术。
本文将对制药分离工程的知识点进行总结，包括分离原理、分离技术、设备选型等方面进行阐述，以期为制药分离工程的实践工作提供参考。
一、分离原理1. 传质基本原理在分离工程中，传质是一个基本的概念。
它涉及到物质在不同相（气、液、固）之间进行传递的过程。
传质基本原理包括扩散、对流、吸附、分配等过程。
2. 分离原理分离原理是指根据物质在不同相中的性质进行分离的原理。
例如，萃取是利用两种不同溶剂对物质的不同溶解度进行分离；结晶是利用物质在溶剂中的溶解度随温度、浓度变化的原理进行分离。
3. 平衡分离原理平衡分离原理是指在达到平衡状态时，物质的分配相对稳定，不易再发生变化的原理。
在制药分离工程中，需要根据平衡分离原理进行操作，以达到预期的分离效果。
二、分离技术1. 萃取技术萃取技术是一种利用两种或两种以上的不同溶剂，使有机成分转移到有机相，而部分或全部杂质则留在水相中的技术。
在制药分离工程中，萃取技术可以用于提取天然产物、分离分析等方面。
2. 结晶技术结晶技术是指通过溶液中溶剂浓度的变化，使溶解度超过饱和度，溶质析出结晶过程。
在制药分离工程中，结晶技术常用于药物的纯化与固化。
3. 蒸馏技术蒸馏技术是一种利用溶液物质在液相与气相之间的平衡关系，通过升华凝结、再冷凝回收的技术手段，实现液体中组分的分离。
在制药分离工程中，蒸馏技术常用于溶剂回收、水蒸气蒸馏分离等方面。
4. 结合物理化学分离技术结合物理化学分离技术是指利用物质在不同相中的特性差异，通过物理或物理化学方法进行分离的技术。
其中包括吸附分离、离子交换分离、膜分离等。
三、设备选型1. 萃取设备在萃取工程中，可以使用液液萃取、固液萃取等设备。
典型的设备包括萃取塔、萃取槽、浸提设备等。
2. 结晶设备在结晶工程中，可以使用搅拌结晶槽、冷凝结晶槽、真空挥发结晶槽等设备。
化学工程中的传热与传质研究
化学工程中的传热与传质研究传热与传质是化学工程中至关重要的物理过程。
在化学反应、能源转换和材料处理等领域，传热与传质的研究对于提高工业生产效率、减少能源消耗、改善产品质量具有重要意义。
本文将重点探讨化学工程中的传热与传质研究。
一、传热与传质的基本概念传热是指热量从高温物体传递到低温物体的过程，其方式包括传导、对流和辐射。
传质是指组分从浓度高的相移动到浓度低的相的过程，其方式包括扩散、对流和化学反应。
二、传热与传质的数学模型在化学工程中，传热与传质的数学模型是理解和预测实际过程的重要工具。
以传热为例，最常用的数学模型是热传导方程和对流换热方程。
热传导方程描述了热量在固体中传导的过程，而对流换热方程描述了流体中的对流传热。
类似地，传质的数学模型包括扩散方程和对流传质方程。
扩散方程用于描述物质在流体中的分子扩散过程，而对流传质方程则描述了物质在流体中的对流输运。
三、传热与传质的实验研究方法理论模型的建立是传热与传质研究的基础，然而实验研究仍然是验证理论模型的重要手段。
在化学工程中，常用的传热与传质实验研究方法包括热传导实验和传质实验。
热传导实验通常通过测量物体表面的温度分布来确定热传导的特性。
例如，可以使用热电偶测量固体棒的温度分布，从而得到热传导系数。
传质实验则通过测量物体表面的浓度变化来确定传质的特性。
例如，可以将气体或液体传递到固体上，然后测量固体表面的浓度分布，从而得到扩散系数。
四、传热与传质的应用传热与传质的研究在化学工程中有着广泛的应用。
在化学反应中，传热与传质的过程会影响反应速率和产物分布。
通过研究传热与传质的特性，可以优化反应条件，提高反应效率。
此外，在能源转换领域，传热与传质的研究也至关重要。
例如，在燃烧过程中，燃料的燃烧产生热量需要通过传热才能有效利用。
传热和传质的研究可以帮助改善能源转换效率，减少能源消耗。
在材料处理领域，传热与传质的研究可以改善产品质量和生产效率。
例如，在金属加热处理过程中，对物体表面的传热和传质进行控制可以实现材料的均匀加热和合理的组织结构。
传热与传质的基本原理
传热与传质的基本原理
传热与传质是热力学和流体力学中的重要概念。
尽管它们的名称相似，但它们代表了两个不同的物理过程。
传热是指通过不同物质之间的能量传递。
它可以是通过热传导、热对流或热辐射的形式。
热传导是通过物质内部分子之间的碰撞传递热能。
热对流是指通过流体的运动传递热能，而热辐射是指通过电磁辐射传递热能，例如阳光向地球传递热能。
传热的速率由热传导、对流或辐射系数决定。
热传导系数是物质传导热能力的度量，表征了物质内部传热的能力。
对流系数是流体传递热能力的度量，表征了流体通过对流传热的能力。
辐射传热系数是物体通过辐射传递热能力的度量，取决于物体的表面特性。
传质是指物质中的组分通过扩散或对流在不同的相中移动。
扩散是指物质在不同浓度之间由高浓度区向低浓度区的自发移动。
对流是指物质通过流体的运动在空间中传输。
例如，氧气通过肺泡壁向血液中传递，或者热咖啡由热杯壁向冷空气中传递。
传质的速率由物质的浓度差、物质的扩散系数和流体速度决定。
浓度差越大，传质速率越快。
扩散系数是物质扩散能力的度量。
它与物质的性质、温度和压强有关。
流体速度越大，传质速率越快。
尽管传热和传质是不同的物理过程，但它们在很多实际问题中是相互耦合的。
例如，在燃烧过程中，热能从火焰传递到周围
的空气中，同时氧气从空气中扩散到火焰中参与燃烧反应。
因此，理解传热和传质的基本原理对于解决许多工程和科学问题至关重要。
传质概述与分子扩散
传质概述与分子扩散传质是指物质在不同相之间的传递过程，其中包括固体、液体和气体等不同状态的物质。
传质概述了物质传递的基本机制和规律，其中分子扩散是传质过程中最为重要的一种方式。
一、传质概述传质是物质从高浓度区域向低浓度区域的自发移动过程，其驱动力来自于浓度差异、压力差或温度差等。
在自然界中，物质传递是常见的现象，如溶质在溶液中的扩散、气体的弥散和液体的渗透等。
传质过程主要由扩散、对流和物理吸附等几种基本机制组成。
扩散是指物质在无外力作用下由高浓度区向低浓度区的自发传递。
对流是指物质在流体介质中的传递过程，通常伴随着流体的运动。
物理吸附是指物质在固体表面的吸附过程，其传质速度与浓度差异成正比。
二、分子扩散分子扩散是一种重要的传质方式，它涉及到物质在溶液、气体或固体中的分子间的运动。
分子扩散是一种热力学过程，其速度受到浓度差异、温度、分子大小和介质性质等因素的影响。
1. Fick定律Fick定律是描述扩散过程的基本规律，根据Fick定律，单位时间内的扩散通量和浓度梯度成正比。
Fick定律可以用以下公式表示：J = -D(dC/dx)其中，J表示扩散通量，D表示扩散系数，dC/dx表示浓度梯度。
2. 扩散速率扩散速率是指单位时间内通过单位面积的物质传递量。
扩散速率与浓度差异成正比，与温度和分子大小成反比。
分子扩散速率可以通过Fick定律和斯托克斯-爱因斯坦公式计算。
3. 扩散过程与介质性质扩散过程中介质的性质对传质速率起着重要的影响。
分子扩散在固体介质中的速率较慢，而在液体和气体中较快。
介质的孔隙度、孔径和分子间作用力等也会影响扩散速率。
4. 应用分子扩散在许多领域有着广泛的应用。
例如，化学工程中的膜分离技术、食品加工中的蒸馏和浸泡等都与分子扩散密切相关。
此外，医药领域中的药物传递和环境科学中的污染物扩散等问题也需要对分子扩散进行深入研究。
结语传质概述与分子扩散是解释物质在不同相之间传递的重要概念。
分子扩散作为传质过程中的一种基本方式，其机制和规律对于我们理解和应用传质现象具有重要意义。
传热与传质的基本原理
传热与传质的基本原理传热与传质是热力学中一个非常重要的分支。
它们涉及到能量和物质在不同物体间的转移，对于工程领域尤为重要。
在本文中，我们将探讨传热与传质的基本原理，以便更好地了解它们在现代科学和工程领域中的应用。
传热和传质的定义传热通常是指能量从一个物体、系统或介质向另一个物体、系统或介质输运的过程。
这个过程可以通过三种方式进行：传导，对流和辐射。
传导是指在没有气体或流体的情况下通过物体或介质直接传递热量。
对流是指在液体或气体中通过流体运动传递热量。
辐射是指通过电磁波辐射方式温度不同但不直接接触的物体间传递热量。
传质是指物质在介质内或介质间的传输过程，主要关注物质的非均质性分布。
传质可以通过扩散、对流和物理作用进行。
扩散是指物质由高浓度向低浓度移动的过程。
对流是指液体或气体中的物质随着流体动力学效应传输。
物理作用包括吸附、膜分离和化学反应等过程。
传热与传质的物理机制传热和传质的物理机制是基于能量和物质转移的性质和规律。
在传热中，热量是通过温差驱动的方式进行转移的。
温差导致能量从高温区域流向低温区域，这导致了热量的传递。
在传质中，物质也是通过浓度梯度驱动的方式进行转移的。
浓度梯度导致物质从高浓度区域流向低浓度区域，从而实现了物质的传递。
有许多因素影响能量和物质的转移速率。
在传热中面积，温度差和物体的热传导性能是影响传热速率的主要因素。
在传质中，面积，扩散速率和浓度梯度是影响传输速率的主要因素。
当然，不同物质和环境也会对能量和物质的传递方式产生影响。
传热和传质的物理机制非常多样化，而不同的物体和情况下体现的特征也不尽相同。
传热与传质的应用传热和传质在很多方面都具有广泛的应用。
在工程领域中，传热和传质是一个重要的研究领域。
将它们应用于设计产品或过程，有助于优化性能、提高效率、节省能源、减少环境污染等方面发挥积极作用。
例如，传热方面的应用涉及到包括食品加热、传感器机制、实验室设备、化工恒温化工反应等众多领域。
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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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
2-1 传质的基本
置疑--浓度
除了上述浓度表示方法，是否还有其他 浓度的表示方式？
质量百分比浓度 ，体积比浓度，ppm（重量百 分率）等
溶液浓度和气体浓度的表示方式上有何 区别？
两者均可用质量体积浓度、物质的量浓度，质量 分数、摩尔分数表示，溶液浓度表示方式更多些
课堂作业1
以A、B量组分组成的两元混合物为例， 区别几个关系
§2-1 传质的基本概念
主要内容
本专业中发生传质现象的设备 传质现象 传质概念 传质的基本方式 小结
本专业中发生传质现象的设备
高温冷却水如 何被冷却？
本专业中发生传质现象的设备
空气经过 喷水室后， 会发生什 么样的变 化？
本专业中发生传质现象的设备
风冷冷凝 器中气态 高温制冷 剂是如何 被冷却的？
产生传质的原因是什么？
2.1扩散
两种或两种以上的混合物中，如果存在 浓度差，体系内部自发存在一种减少浓 度差的质量传递倾向，即由于分子不规 则热运动，物质分子从浓度高处向浓度 低处迁移，这种迁移称浓度扩散，简称 扩散
传质现象
高浓度酒精比低浓度酒精更容易挥发 一滴墨水在一杯旋转水中的溶解速度要比一杯 静止水中速度快 两杯同浓度的氨水溶液分别置于广口瓶和颈口 瓶中，在相同环境中挥发，经过相同一段时间 后，敞口瓶中氨气的挥发量比颈口瓶的要大
对流传质
运动流体和固体表面之间的传质，这种传质方式常 常要借助于运动流体的动力学特性。
公式
jn , A = − DAB ∇c A
jn , Az = − DAB dc A dz
如果扩散只在z方向上进行，斐克速率方程为
2.Байду номын сангаас通量
通量是矢量，指以质量或物质的量为单位， 在给定的时间间隔内，与该矢量相垂直的 单位面积内通过的组分的量。 定义式
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• 质量交换、热量交换、动量交换三者在机 理上是类似的。
二、基本定义和公式
1.理想混合气体
• 理想气体状态方程式 :
pV＝mRgT pv＝RgT
pV=nRT p=ρRgT
Rg
R M
• 道尔顿定律: piV＝niRT Σpi=p
亚美格定律: pVi＝niRT ΣVi=V
• 重（质）量比 gi=Gi /G=mi /m Σgi=1
• 通量是浓度和速度的乘积，其单位由相应 的浓度和速度的单位决定，可以是质量通 量kg/(m2·s)或摩尔通量mol/(m2·s)等。
• 净通量:对于i组分，其相对于固定坐标的通量 叫该组分的净通量。
ni:组分的净质量通量，Ni:组分的净摩尔通量 • 分子扩散通量:对于i组分，其相对于相对坐标
的通量叫该组分的分子扩散通量。
传质的基本概念
第十章 传质的基本概念
简介 • 传质是指在两种或两种以上的组元构成的
混合物系中，如果其中各处浓度不同(存在 浓度差)时，则必发生减少浓度不均匀性的 过程，各组元将由浓度大的地方向浓度小 的地方迁移，即质量传递现象。
• 分子扩散（扩散）；传热和传质的推动力 • 传质的八种形式；质量传递的基本形式；
分子扩散; 质量对流; 对流扩散 • 重（质）量比; 容积比 • 浓度的定义
质量浓度；质量分数 摩尔浓度；摩尔分数
§10-1 传质的基本原理
• 分子扩散（扩散）： 在有两种以上物质组成的混合物中，
如果各区域存在浓度差别，由于分子运动 的随机性，物质的分子会从浓度高的区域 向浓度低的区域转移。
• 传热的推动力——温度差 • 传质的推动力——浓度差
piV＝niRT
摩尔分数：
固体和液体：xA=cA/c
气体：
yA=cA/c
n
xi 1
i1
yA=pA/p
n
yi 1
i1
例题10-1
• 温度为25℃和压力为10５Ｎ/m２的干空气主 要由下列两种组分组成：yO2＝0.21；yN2＝ 0.79。氧的摩尔质量为0.032kg/mol，氮的 摩尔质量为0.028kg/mol 。试确定:(1)氧和 氮的质量分数，(2)干空气的平均分子量。
§10-2 分子扩散概念
• 在静止的系统中， 由于浓度梯度而产 生的质量传递称为
分子扩散。
一、分子扩散速度和通量 1.分子扩散速度
混合气体中 存在浓度梯度
分子 扩散
气体的 整体移动
在扩散过程中要产生混合气体的整体流动
• 整体流动速度
• 混合气体的整体流动速度等于混合气体中
各组成气体速度的平均值 • 整体流动的质量平均速度 :
n
i ui
u i1
• 整体流动的摩尔平均速度:
n
ci ui
uM
i 1
c
• 扩散速度
ui 表示组分i的速度； ui-u 表示组分i相对于整体流动的
质量平均速度u ui-uM 表示组分i相对于整体流动的
摩尔平均速度uM的扩散速度。
2.通量
• 通量(即扩散速率)是指在垂直于浓度梯度方 向的单位面积上，单位时间内所通过的物 质量，简称通量。
容积比 ri=Vi /V
Σri=1
n
m mi
i 1
p
n
Vi
T i1 Rgi
pV T
n
Vi
i 1VR gi
pV T
n
ri
i1 Rgi
mRg
n
i 1
ri Rgi
pVi＝miRgiT
1
n
ri
Rg i1Rgi
V
n
Vi
i 1
T p
n
mi Rgi
i 1
mT p
n
mi
i1 m
Rgi
mT p
n
gi Rgi
i
i ui
ci ui
通量 相对于质量平均速度 ji i (ui u)
相对于摩尔平均速度 Ji ci (ui uM )
解：对于一摩尔干空气：
氧：（1mol)0.21(0.032kg/mol)=0.00672kg
氮：（1mol)0.79(0.028kg/mol)=0.0221kg
总质量：0.00672+0.0221=0.0288kg
即干空气的平均分子量为0.0288kg/mol
质量分数：
o2
0.00672 kg 0.0288 kg
A
mA V
• 若混合物由几种组分构成，则混合物的质量
浓度为:
n
i
i1
• 组分A的质量浓度与总质量浓度之比，称为 质量分数ωＡ：
A
A
n
i
A
mA m
i 1
n
i 1
i 1
摩尔浓度
• 组分A的摩尔浓度cＡ：单位容积混合物中含有 组分A的摩尔数。
cA
nA V
A
MA
pA RT
n
c ci
i1
c n p V RT
0.23
N2
0.0221 kg 0.0288 kg
0.77
小结
质量传递的基本形式：分子扩散、对流传质
浓 度 表 示 方 法
质量浓度（密度）
i
mi V
质量分数
摩尔浓度
ci
ni V
i
Mi
i
mi
n
mi
i 1
i
摩尔分数
xi
分压力 pi=ciRT （pV=nRT）
ni
n
ni
ci c
i 1
pi=ρiRgiT （pV＝mRgT）
一、传质基本形式 基本原理
• 传质现象归结为八种形式：
分 子
1 2
扩3
散4
对5 流6 扩7 散8
浓度梯度引起的分子(普通) 除重力以外的其他外力引起的强迫扩散 相际传质
• 质量传递的基本形式：分子扩散和对流扩散 • 对流扩散：分子扩散和质量对流的联合作用 • 质量对流：依靠流体各部分间的宏观相对位
Ni=Ji+ciuM
3.通量、速度、浓度关系式
• 根据上述通量的概念，可以得到流体混合 物平均速度的另一种表示方法:
n
u
n
i ui
ni
i 1
i 1
n
uM
n i 1
ci ui c
Ni
i 1
c
小结
速度 静相止对坐坐标标：：uuii； uu；；uuMi uM
相对静止坐标
净净质摩量尔通通量量：：nNii 1Fra bibliotekV Rg
n
gi Rgi
i 1
pVi＝miRgiT
n
Rg giRgi
i1
2.浓度和成分
• 浓度定义：单位容积中物质的量称为浓度。 • 浓度表示方法：
–质量浓度(m/V):单位为kg/m3或g/cm3 –摩尔浓度(n/V):单位为kmol/m3或mol/cm3
质量浓度
• 组分A的质量浓度ρA:单位容积混合物中含有 组分A的质量
分子扩散质量通量ji:相对于质量平均速度的通 量
分子扩散摩尔通量Ji:相对于摩尔平均速度的通 量
• 各种通量的定义式为：
净质量通量
ni＝ρiui
净摩尔通量
Ni＝ciui
分子扩散质量通量 ji＝ρi(ui－u)
分子扩散摩尔通量 Ji＝ci(ui－uM）
• 由上面关系可以得到扩散方程：
ni=ji+ρiu