第1章 质交换过程 热质交换原理与设备 教学课件

扩散通量指单位时间内垂直通过单位面积某 一组分的物质数量。
由于采用的浓度不同，扩散通量也有两种不 同的表达形式：质量扩散通量和摩尔扩散通量。
质量扩散通量：单位时间内垂直通过单位面 积某一组分的质量。
摩尔扩散通量：单位时间内垂直通过单位面 积某一组分的物质的量。
1.2 分子扩散传质
1.斐克定律
斐Biblioteka Baidu定律描述了分子扩散过程中的传质量与 浓度梯度之间的关系。
第一章 质交换过程
河北科技大学建筑工程学院
第一章 质交换过程
➢ 1.1 传质基本概念 ➢ 1.2 分子扩散传质 ➢ 1.3对流质交换
1.1 传质基本概念
在一种物体内部，或在两种彼此接触（包括 直接接触或间接接触）的物体之间，存在势差就 会产生传递现象。
单位时间的传递量可以用传递现象方程式来 表示：
2）边界层的重要意义
边界层的引入可以大大简化三种传递问题的难度，将整 个求解区域分为主流区和边界层区。在主流区内，不存在 速度、温度、浓度梯度，为势流，各参数可视为常数。在 边界层区，具有较大的速度梯度，温度梯度和浓度梯度， 其速度场、温度场和浓度场需要专门讨论。
3）对流传质方程
3.对流传质简化模型
传递量=传递系数*传递面积*推动力
3）对流质交换
分子扩散和对流扩散的共同作用称为对流质 交换。
对流质交换是在流体与液体或固体的两相交 界面上完成的
2.浓度 浓度指在二元或多元混合物中单位体积所含组
分的多少。 质量浓度指某组分的质量除以混合物的体积； 物质的量浓度指某物质的量除以混合物的体积；
扩散系数是沿扩散方向，在单位时间内，每 单位浓度条件下，垂直通过单位面积所扩散某物 质的质量或摩尔数。
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。质扩散系数一般有 由实验测定。
1.3对流质交换
1.对流质交换的基本特点 分子扩散和对流的总作用称为对流质交换。 对流质交换是在流体流动条件下的质量传输
对流传质简化模型概念的中心思想是：从对 流传质边界层的模型概念出发，将对流传质过程 的限制环节集中于此简化模型所设想的“停滞” 薄层之内，即整个对流传质过程视为此层内的定 向扩散过程，而将层外的对流作用反作为质量补 充的条件来看待。
4.对流质交换系数的模型理论
➢ 薄膜理论又称膜理论，其基本的论点是：当流体 靠近物体（固体或液体）表面流过时，存在着一 层附壁的薄膜，在薄膜的流体侧与具有浓度均匀 的主流连续接触，并假定膜内流体与主流不相互 混合扰动。
➢ 渗透理论
斐克定律：在稳态扩散条件下，不存在整体 流动，组成二元混合物中组分A的扩散通量（质扩 散通量m或摩尔扩散通量N）同它的浓度梯度成正 比。
2.斯蒂芬定律
斯蒂芬定律是斐克定律的一种特殊形式， 它是对静坐标而言的斐克定律。用于计算 单向质扩散通量。
3.扩散系数
物质的分子扩散系数表示它的扩散能力，是 物质的物理性质之一。
过程，其中包含着由质点对流和分子扩散两因素 决定的传质过程。
对流质交换过程与流体的运动特性密切相关。 由于对流质交换与动量、热量传输过程类似， 因此，对于对流交换过程的解析，可应用前两种 传输过程的类似方法，并直接引用前两种过程中 的有关概念和定律。
2.浓度边界层
1）浓度边界层的概念
浓度边界层是存在较大浓度梯度的流体区域。