化工原理 第七章 传质与分离过程概论
7 传质与分离过程概论
萃取：选择性系数β
7.1 概 述 (Introduction)
6. 分离方法的选择 分离的可行性 是否能分离
物料的物理化学性质 是否好分离 生产的处理规模 是否分离快
投资及运行的经济性 是否成本低 安全与环保 是否环保
发展趋势 1）传统分离技术改造： 如精馏筛板塔改造为效率更高的填料塔。
2）新型分离过程开发：
浓度梯度成正比。 扩散面
dC A J A D AB dZ
DAB─A的扩散系数，m2/s Z
7.2 分子扩散与对流扩散
二、双组分混合物中的一维稳定分子扩散 1. 等分子反向扩散
pA1
A B F
pA2
pB1 1
P
pB2 2
P
F’
7.2 分子扩散与对流扩散
对任一截面FF’来说，根据费克定律，A的扩散 通量为: dC A
速率分离
7.1 概 述 (Introduction)
(1)气(汽)－液接触传质过程 精馏：利用液体混合物中各组分饱和蒸汽压或沸点 或挥发性的差异而将各组分分离开来; 吸收：利用气体混合物中的各组分在某种溶剂中的 溶解度不同而将各组分分离开来; 增（减）湿：不饱和气相与温度比它高的热水接触 为增湿；含水蒸气的饱和湿气体与温度比它低的冷 水接触为减湿。
缺点：造价较高，易堵塞 难清洗。
7.1 概 述 (Introduction)
（二）板式塔
7.2 分子扩散与对流扩散
分子扩散 传质机理 对流传质
一、分子扩散与费克定律
1.分子扩散(molecular diffusion) 定义：单一相内、在有浓度差异存在的条件下， 分子的无规则运动造成的物质传递现象。
mC mA mB wA , wB , wC , m m m
化工原理 第七章 传质与分离过程概论
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。
dcA J A DAB dz
及
J B 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
混合物的总质量分数
i 1
wi 1
N
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
nA xA n
xi 1
N
液相
nA yA n
气相
混合物的总摩尔分数
i 1
i 1
yi 1
N
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
～
NA
～ 总体流动影响
p总 / pBM 1 N A J A 无总体流动
三、液体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散 参照气体中的等分子反方向扩散过程，可写出
NA
DAB z
(cA1 cA2 )
z z2 z1
—组分A在溶剂B中的扩散系数，m2/s DAB
三、液体中的稳态分子扩散
xB2 xB1 xB2 ln xB1
停滞组分 B 对数平均物 质的量浓度
xBM
停滞组分 B 对数平均摩 尔分数
四、扩散系数
1.气体中的扩散系数 通常，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以 及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分 的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力 的函数。气体扩散系数可从有关资料中查得，某些 双组分气体混合物的扩散系数列于附录一中。气体 中的扩散系数，其值一般在 1104 ~ 1105 m2/s 范 围内。
化工原理-2-第七章-质量传递基础
Fout N A dN A（由于存在反应过程扩散通量不再为常数）；
Fr rA dz ；
Fb 0（设过程为稳定过程）。
N A N A dN A kCAdz
dN A dz
kCA
而：N A J A xA N A N B ，因为 xA 0，则：
在半径为r处取厚度为dr的球壳，由于是稳定扩散，球壳中无A
的累积，故进入r球面的A的摩尔流量和离开r+dr球面的摩尔流
量相等，记为mA，即：
NA
mA
4r 2
显然这是个单向扩散过程：
NA
CDAB 1 yA
dy A dr
mA CDAB dyA
4r 2 1 y A dr
变量分离，然后两边积分：
式中：（-rA）为单位时间单位催化剂表面组分A反应掉的量， kmol/m2.s；k为一级反应速率常数，m/s。
由于扩散与反应为串联过程，则： rA N A
则在催化剂表面处：N A kCA kCyA2
将上式代入一般式，得：
NA
CD AB
1 ln
1
y A1 NA
kC
由于边界上存在化学反应，往往存在如下关系：
z1, y A y A1 z2 , yA yA2
A
NB
CD AB
dy A 1 yA
最后得：
NA
CDAB ln 1 y A1 z2 z1 1 y A2
CD AB
ln 1 y A1 1 yA2
式中： z2 z1
化工原理下册课件第七章-传质与分离过程概论-------------课件
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。
化工原理复习资料
复习第十一章干燥1、 干燥过程是热、质同时传递的过程。
传热推动力：热空气与湿物料的温差（气相固相）传质推动力：物料表面的水汽分压与热空气中的水汽分压之差「固相 * 气相） 2、 除湿方法:机械除湿：沉降、过滤、离心等，出去大量水分，但是除湿不彻 底。
吸附除湿：除去少量水分，只适合在实验室使用。
加热除湿：加热使水分汽化而移除，除湿彻底，但能耗高。
工业上往往将两种方法联合起来操作，先用比较经济的机械方法除去湿物料 中的大部分湿分，然后再利用干燥方法继续除湿3、 干燥分类：按操作压力：常压干燥、真空干燥（适于处理热敏性及易氧化的物料） 操作方式：连续干燥：生产能力大、产品质量均匀、热效率高等优点 间歇操作：处理小批量、多品种或要求干燥时间长的物料。
传热方式：传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥等。
4、 湿度的计算：湿度为空气中水汽质量与绝干空气的质量之比，又称湿含量或绝对湿度。
常压下湿空气可视为理想混合气体,5、相对湿度百分数^■湿空气中水汽分压p 与同温度下水的饱和蒸气压p s 之比P100% H 二 ~~ P s pP 总- p sp=p s ，® =1 ——饱和00气%湿空气的®越小,，吸湿能力越大 p=0,「=0,表示空气中不含水分，为绝干空气。
P s&比体积（湿容积）s V H 在湿空气中，1kg 绝干气的体积和相应Hkg 水汽体积 之和。
V H =1kg 绝干气的体积+ Hkg 水汽的体积 m 3湿空气/ kg 绝干气 温度为t ,总压为p 总得湿空气比体积为7、比热容：常压下将以1kg 绝干气为基准的湿空气的温度升高（或降低）1 C 所吸收（或放出）的热量。
计算C H F.01488H湿空气中水汽的质量 H --湿空气中绝干气的质量生Y290 .622 丫饱和湿度：H s =0.622 p sP 总一 P sH 22.4 ◎皿卫518 273p 总(0.772 1.244H) W2731.013 105P 总8、焓的计算:以1 kg 绝干气为基准的湿空气的焓值 I =（1.01 1.88H ）t - 2490H9、 干球温度与湿球温度的区别：干球温度t ：空气的真实温度，用普通温度计测出的湿空气温度。
化工原理(下)课后习题解答+天津大学化工学院+柴诚敬
第七章 传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。
已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。
2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1） BB A A A A A M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AA A AA M w M w M w x +=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A AM w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
化工原理-1-第七章-质量传递基础
其中VC为物质的临界体积（属于基本物性），单位为cm3/mol，可查有关 数据表格，书中表7-4为常见物质的临界体积。 对液体：
同样可由一状态下的D推算出另一状态下的D，即：
T D2 D1 2 1 T 1 2
三、生物物质的扩散系数 常见的一些生物溶质在水溶液中的扩散系数见表7-5。对于水溶液中 生物物质的扩散系数的估算，当溶质相对分子质量小于1000或其分 子体积小于500 cm3/mol时，可用“二”中溶液的扩散系数估算式进 行估算；否则，可用下式进行估算：
解：以A——NH3，B——H2O p 800 y 0.0079 对气相： A A 5 P 1.013 10 pA 800 CA 0.3284 mol 3 m RT 8.314 20 273 0.01 17 对液相： x A 0.01 1 0.01048 17 18
原子扩散体积 v/cm3/mol
S 22.9
分子扩散体积 Σ v/cm3/mol
CO CO2 N2O NH3 H2O SF6 Cl2 Br2 SO2 18.0 26.9 35.9 20.7 13.1 71.3 38.4 69.0 41.8
注：已列出分子扩散体积的，以分子扩散体积为准；若表中未列分子，对一般有机化合物分 子可按分子式由相应的原子扩散体积加和得到。
1 1 MA MB
2
v 13 v 13 P A B
式中：D为A、B二元气体的扩散系数，m2/s；
P为气体的总压，Pa；T为气体的温度，K； MA、MB分别为组分A、B的摩尔质量，kg/kmol； Σ vA、Σ vB分别为组分A、B的分子扩散体积，cm3/mol。 由该式获得的扩散系数，其相对误差一般小于10%。
化工原理课件第七章
7. 传质与分离过程概述
§7.
传质与分离过程概述
§7.1. 概述
一.
1.
传质过程
单相传质过程 在气相或液相中的物质传递
z
推动力：浓度差 ∆Ci 宏观上 — 分子或流体质点由于浓度的不同引起的迁移； 微观上 — 分子的热运动产生的扩散； 热力学基础 — 熵增加过程为自发过程。
z
平衡：体系内浓度均匀
2.
液体中的扩散系数 对于很稀的非电解质溶液,有半经验式：(P14 页 7-43 式) D～溶质的体积、溶剂的粘度及分子量、溶剂的缔合参数、T 有关。由于液体压缩性小,故 忽略 P 的影响。
3.
固体中的扩散系数 z 正常扩散(或体积扩散)：单相扩散 z 努森扩散：分子在孔道中的碰撞扩散+体积扩散 z 结构扩散：分子在孔道中的碰撞扩散 z 表面扩散：分子在孔道表面上吸附扩散 方程形式(略)
p DP ln B 2 RT Z p B 1 p A1 − p A 2 =1 pB 2 − pB 1
因为：P= pA1+pB1= pA2+pB2 则：pA1- pA2= pB2 -pB1 →
那么：NA=
p DP DP p − p A2 DP p A1 − p A 2 ln B 2 A1 = = (pA1-pA2) RT Z p B 1 p B 2 − p B 1 RT Z p B 2 − p B 1 RT Z p Bm p ln B 2 p B1 DC (CA1–CA2) ZCBm
液相
NA=
z
质量浓度： ci=
mi V ni V
kg/m3 kmol/m3
z
摩尔浓度： Ci = 浓度换算：
z
ρ = m/V = ∑ci ( i =A、B、…) ci = mi/V =aim/V = aiρ Ci=ni/V=xin/V=xiC (C=n/V→混合物的总摩尔浓度,kmol/m3) 对于气体混合物： Ci= ni/V=pi/RT ci= mi/V =Mini/V =Mi pi/RT …… 见 P5 页。
化工原理 第七章传质过程导论 讲义
3. 单向扩散传质速率方程
Dc dc A NA = − c − c A dz
在气相扩散
pA cA = RT
c = p
——微分式 微分式
RT
dp A Dp NA = − RT ( p − pA ) dz
∫
z
0
Dp dpA N A dz = ∫ − pA1 RT ( p - pA )
pA2
化工与材料工程学院---Department of Chemical and Materials Engineering
第七章 传质过程导论
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第七章 传质过程导论
目的： 了解传质的重要性； 目的：1、了解传质的重要性； 2、掌握相组成的多种表示方法； 掌握相组成的多种表示方法； 3、掌握扩散原理； 掌握扩散原理； 4、掌握三种传递之类比； 掌握三种传递之类比； 5、了解传质设备。 了解传质设备。 重点：扩散原理（分子扩散，稳定、不稳定扩散， 重点：扩散原理（分子扩散，稳定、不稳定扩散，等摩 尔相互扩散，单向扩散，涡流扩散，对流扩散） 尔相互扩散，单向扩散，涡流扩散，对流扩散） 的理解，掌握相互间之差别。 的理解，掌握相互间之差别。 难点：相组成的表示；扩散原理。 难点：相组成的表示；扩散原理。
（1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 ）因分子本身扩散引起的宏观流动。 在总体流动中方向相同， （2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于 ） 、 在总体流动中方向相同 cB 摩尔分数。 摩尔分数。 N = N c A N MB = N M MA M c c
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化工原理第7章详解
第二节 相组成的表示方法
6.1.2.相组成表示法
1．质量分率与摩尔分率 质量分率：在混合物中某组分的质量占 混合物总质量的分率。
wA
=
mA 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： 液相：
yA
=
nA n
xA
=
nA n
yA + yB + ⋅⋅⋅yN = 1
xA + xB + ⋅⋅⋅xN = 1
期中考试及试卷分析 第九章 蒸馏
第十章 简单的介绍干燥
课程实习 停课进行课程设计 期末复习
第七章 传质与分离过程概论
重点：传质分离方法的选择 相组成的表示方法 相之间对流传质模型 各种传质机理和传质方式的理解 传质设备的基本类型和性能要求
难点：双膜理论 溶质渗透理论 表面更新理论
第一节 概述
• 7.1.1 传质分离方法
依据分离原理不同，传质分为两种
平衡分离
速率分离
平衡分离过程系借助分离 媒介（如热能、溶剂、吸 附剂等）使均相混合物系 统变为两相体系，再以混 合物中各组分在处于平衡 的两相中分配关系的差异 为依据而实现分离。根据 两相状态的不同，平衡分 离过程可分为如下几类：
速率分离过程是指借助某种推 动力，如浓度差、压力差、温 度差、电位差等的作用，某些 情况下在选择性透过膜的配合 下，利用各组分扩散速度的差 异而实现混合物的分离操作。 这类过程的特点是所处理的物 料和产品通常属于同一相态， 仅有组成的差别。
平衡分离
（1）气液传质过程 （2）液液传质过程 （3）液固传质过程 （4）气固传质过程
在平衡分离过程中， 组分在两相中的组成关系常用分配 系数（又称相平衡比）来表示，即
化工传质与分离过程_范文模板及概述
化工传质与分离过程范文模板及概述1. 引言1.1 概述化工传质与分离过程是化学工程领域一个重要的研究方向。
传质作为化工过程中物质转移的基本现象，对于提高反应效率，优化分离过程以及实现工业生产具有至关重要的作用。
分离过程则是指将混合物中的不同组分分离出来的一系列工艺和技术手段。
本文将结合传质基础知识，探讨传质在分离过程中的作用以及分离过程对传质性能的影响，并进一步探讨如何优化实际分离过程以提高效率。
1.2 文章结构本文总共包括五个主要部分：引言、传质基础、分离过程概述、传质与分离过程的关系和结论。
在引言部分，我们首先概述了化工传质与分离过程的研究背景和意义，并介绍了本文所涵盖的内容。
之后，文章将详细阐述传质基础知识，包括传质定义、传质机制和传质模型。
接着，在第三部分中，我们会对各种常见的分离过程进行概述，包括定义、分类和应用领域。
第四部分将重点讨论传质在分离过程中的作用以及分离过程对传质性能的影响，并探讨如何通过优化过程来提高效率。
最后，在结论部分，我们将总结文章的主要观点和要点，并展望未来发展方向。
1.3 目的本文的目的是介绍化工传质与分离过程的基础知识和关系，并探讨如何通过优化分离过程来提高传质性能。
通过深入了解传质基础知识和各种常见的分离过程，读者可以更好地理解传质在实际工程中的应用。
此外，本文还旨在为相关领域研究者提供一个全面而清晰的概述，帮助他们在自己的研究项目中更好地设计和优化分离过程。
2. 传质基础2.1 传质定义传质是指在不同相的两个物质之间发生物质或能量交换的过程。
在化工领域中，传质通常涉及物质的扩散、溶解和析出等过程。
2.2 传质机制传质机制是指描述物质在不同相之间传递的方式和规律。
主要有以下几种传质机制：2.2.1 扩散扩散是指物质由浓度高的区域向浓度低的区域自发移动的过程。
根据扩散介质的性质，可以分为气体扩散、液体扩散和固体扩散三种形式。
2.2.2 对流对流是指由于流体的运动而导致物质传递的过程。
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第7章传质与分离过程概论
一、选择题
根据双模理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，已液相浓度表示的总传质系数（）。
A．大于气相分传质系数；
B．近似等于液相分传质系数；
C．小于气相分传质系数；
D．近似等于气相分传质系数。
【答案】B
【解析】溶解度很小时，为液膜控制。
二、简答题
双膜论的主要论点有哪些？并指出官的优点和不足之处。
答：主要论点：
（1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一个稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；
（2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内：
（3）在相界面处，气液两相达到平衡，即界面上没有阻力。
实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，
可增大吸收率已为实践所证实。
根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。
界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双模论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。
但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，。
化工原理 第七章 理论版、传质系数
三、水吸收SO2（是具有中等溶解度的气体吸收，两膜阻力并存）
2-4-3 吸收系数的准数关联式
一、传质过程中常用的准数 1、施伍德准数Sh （包含膜系数的准数）
2、施密特准数Sc（反映物性的准数） 3、雷诺准数Re（反映流动状况的准数） 4、伽利略准数Ga（反映重力与粘滞力 的相互关系）
2. 膜吸收系数测定（在小试和中试装置上进行，可用于关联经 验方程）
测定方法是：设法在另一相的阻力可被忽略或可以推算的 条件下进行实验。如，测定水吸收低浓度氨气时的气膜体积吸 收系数 ，其步骤为： （1）由标定法直接测定 ； （2）相同条件下
（3）气膜体积吸收系数为：
2-4-2 吸收系数的经验公式 一、用水吸收氨（是易溶气体吸收，阻力主要在气膜中）
2-3-5 理论板层数的求法 一、图解法（与精馏中的方法一样，但必须用摩尔比浓度。）
T 填料层高度 Z=等板高度 理论板层数 板式塔高度 Z=板间距 （理论板层数/总板效率）导方法：逐板列物料衡算式，并结合相平衡关系。
表达式：
克列姆塞尔方程表达形式之一
吸收因数： 相对吸收率：
l---特性尺寸
二、计算气膜吸收系数的准数关联式 三、计算液膜吸收系数的准数关联式 四、气相及液相传质单元高度的计算试
表示溶质的吸收率与理论
最大吸收率（即在塔顶达到 气液平衡时的吸收率）的比 值
二、解析法 条件：平衡关系为直线 推导方法：逐板列物料衡算式，并结合相平衡关系。 表达式：
吸收因数： 相对吸收率：
表示溶质的吸收率与理论
最大吸收率（即在塔顶达到 气液平衡时的吸收率）的比 值
第四节 吸收系数 2-4-1 吸收系数测定 1. 在实际装置上测定总吸收系数（也称标定法）
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渗 析
点渗析
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。
电 泳
场分离
热扩散 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 分离方法选择的考虑因素
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 传质与分离过程概论
7.1 概述 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
A
mA
V
N
kg /m3
密度
混合物的总质量浓度
总
i 1
i
一、质量浓度与物质的量浓度
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法 均相物系 某种过程 两相物系
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
实现均相物系的分离 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。
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 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。 超 滤 膜分离
2.物质的量浓度
物质的量浓度定义式
nA cA V
N
kmol /m3
混合物的总物质的量浓度
c ci
总 i 1
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 xi M i
cA
平均摩尔质量
A
MA
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数 质量分数定义式
mA wA m液相来自nA YA n nA
气相
摩尔比与摩尔分数的关系
xA XA 1 xA
XA xA 1 X A
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 何意义?
作业题: 1、2
一、分子扩散现象与费克定律
相界面
气相（A＋B）
液相 S
N A J A NyA
吸收 （脱吸）
增湿 （减湿）
三、传质分离方法
（2）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 。 萃取
三、传质分离方法
（3）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
（4）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。
吸附 （脱附）
干燥
三、传质分离方法
相平衡常数（分配系数）
Ki yi / xi
分离因子
分在两相中的组成
x i 、 y i 分别表示组
第七章 传质与分离过程概论
7.1 概述 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 目的产物 副产物
原料
反应产物
示例：三氯甲烷的制备。 分离过程 原料 副产物 示例：炼油过程。
目的产物
二、相际传质过程与分离
非均相物系分离 可通过机械方法分离，易实现分离。 分离 过程 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。
第七章 传质与分离过程概论
7.1 概述 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
i 1
wi / M i
N
由摩尔分数 求质量分数
wA
xA M A
i 1
xi M i
N
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
XA
wA 1 wA
XA wA 1 X A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比 摩尔比的定义式
XA
nA n nA
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。
dcA J A DAB dz
及
J B 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
混合物的总质量分数
i 1
wi 1
N
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
nA xA n
xi 1
N
液相
nA yA n
气相
混合物的总摩尔分数
i 1
i 1
yi 1
N
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
对于两组分扩散系统
J JA JB 0
c总 cA cB 常数
微分得 故此得
dcA dcB 0 dz dz
DAB D 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。