传质原理及应用
多孔介质传热传质理论与应用
多孔介质传热传质理论与应用多孔介质传热传质理论是一种对多孔介质的物理性质的科学研究，因为历史上没有人直接从孔隙结构中去分析传热传质过程，所以这一理论很长时间没有发展。
多孔介质传热传质是物理概念，指在给定介质中发生的热量和物质的传输。
孔介质传热传质理论是以传热学、分子动力学、流体力学等跨学科为基础而建立起来的一种新兴理论，其目的是要研究多孔介质传热传质的形式，有效地利用多孔介质传热传质的原理，为解决各种由多种热力学系统的传热传质问题进行理论研究和实验研究。
多孔介质传热传质理论有很多应用，其中最主要的应用之一是工业热交换器的设计。
此外，多孔介质传热传质理论还可用于研究如煤层气、页岩气和混合热源在多孔介质中的热传导和热扩散特性，从而实现热源的有效调节和利用。
此外，多孔介质传热传质理论也可以用于估算地表层和深层地质中的热传导特性，以及研究对地表层的热设计。
多孔介质传热传质理论是多孔介质研究领域新兴的理论，在一定程度上改变了传热传质的研究方法，积极促进了各种介质传热、传质以及传热传质过程的研究，产生了深远的影响。
受多孔介质传热传质理论影响，研究者们开发出新型的工业热交换器，可以实现更高效、更智能的能量利用。
由于多孔介质传热传质理论完善了介质传热和传质的理论，使得热交换器变得更加精确、更加高效，并取得了更好的效果。
此外，多孔介质传热传质理论还为我们提供了新的机遇：可以更加有效地利用深层地质的热量，以及如混合热源的有效利用等。
多孔介质传热传质理论提供了一种智能化的解决方案，将多种热力学介质有效地传输到需要传输的目标，从而实现有效利用能源的目的。
综上所述，多孔介质传热传质理论是一种新兴的理论，对介质传热传质过程的研究产生了巨大的影响，并在工业热交换器的设计、混合热源的影响以及深层地质热量的利用等方面，带来了新的机遇和研究方向，预示着多孔介质传热传质理论在未来将会发挥更大的作用。
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。
食品工程原理七传质原理及应用PPT课件
A＋B
cA1
cB1
JB
A＋B JA cA2
cB2
Fick law
JA
DAB
dc A dz
JB
DBA
dcB dz
7－2－1
传质速率与浓度梯度的大小成正比。
q dt w / m2 dx
du N / m2 dy
7－2－3
⑵、单向扩散 主体流动（总体流动），单向扩散描述
JA JB
NA
NA
Nm 1
JB 2
主体流动与扩散流的区别：扩散流是微观运动
的宏观表现，传递的是组分A或B；主体流动
是宏观运动，携 A、B流向界面2。
空气+ 酸
酸酸
Nm NA NB
NA JA xANA NB
碱液
NA
D
dcA dz
kg / ( ㎡·s)
n=S ni
Ni =ci ui kmol / ( ㎡·s)
b.以扩散速度表示： N = S N i
j = S ji
j i = i (u i － u) kg / ( ㎡·s)
J = S Ji
J i = c i (u i －u ) kmol / (㎡·s)
§2 传 质 原 理
一、质量传递的方式 相间质量传递三步骤 1、分子传质（分子扩散）
P / PBM (C/CBM)的作用如顺水推舟。证明主体流 动将加强分子扩散，使其通量加大，故将其称
“漂流因子”或移动因子。当 A 组分浓度很
小时，P / PBM ≈1，则单向扩散近于等分子扩散。 P
理想态的精馏、离子交换
PB2
学习_第三章传质原理
三、对流传质比拟关系式
蒸发冷却——同时发生热量和质量传递的实例
一、方程的导出
由控制体流出的组分A的净通量+控制体内组分A的质量积累率控制体内组分A的质量生成率=0
流入： 流出：
积累率： 生成率：
可推得传 质微分方 程：
二、传质微分方程的简化
（1）混合物密度ρ与分子扩散系数DAB为常数
（2）ρ（或C）与DAB为常数，且系统内无化学反应
（3） ρ（或C）与DAB为常数，且系统内无化 学反应，且流体的整体平均速度为零。
上两式称为斐克第二定律，它表达了不稳定状态下分子扩 散的规律。 （4）稳态扩散，其他条件与（3）相同
三、常用的初始条件和边界条件 初始条件：
第一类边界条件： 第二类边界条件：
第三类边界条件：
四、无化学反应的一维稳定分子扩散 1、单向扩散
2、等摩尔逆扩散
上两式称为稳态的等摩尔逆向扩散方程。 可求解该扩散过程的浓度分布方程：
第三章 传质原理
传质（质量传递）——物质由高浓度向低浓度方向 转移的过程
推动力——浓度差 还有热扩散，压力扩散，但工程上只考虑均温、均
压下的浓度扩散
传质的两种基本方式： 分子扩散
紊流扩散
第一节 分子扩散基本定律
一、基本概念
1、浓度
质量浓度 kg/m3 kmol/m3一维稳态分子扩散
第三节 对流传质
一、浓度边界层和传质微分方程组
二、对流传质准数方程式
类似于Pr准数，把γ/D称为施米特（Schmidt）准数， 记为Sc；把α /D称为刘易斯（Lewis）准数，记为Le,它表示 了温度分布与浓度分布之间的关系。
1、管内受迫流动时的对流传质 2、流体沿平板流动时的对流传质
扩散传质的物理原理应用
扩散传质的物理原理应用一、扩散传质的基本概念扩散传质是指物质在混合体系中由高浓度区向低浓度区传播的过程。
其基本原理是分子之间的热运动使得高浓度区的分子自发地向低浓度区扩散。
扩散传质在许多领域中都有重要的应用，如材料科学、化学工程、生物医学等。
二、扩散的物理原理扩散的物理原理可以用布朗运动模型来解释。
布朗运动是指在液体或气体中，微观粒子由于受到周围分子的碰撞而发生的无规则运动。
在布朗运动中，微观粒子的位置在长时间的平均下，呈现出无规则的变动。
扩散传质中，扩散的速率与温度、浓度梯度和物质的分子大小有关。
三、扩散传质的应用1. 材料科学中的扩散在材料科学中，扩散传质是一种重要的质量传递方式。
通过控制材料中的扩散过程，可以改变材料的物理、化学性质，从而实现材料的功能改造。
例如，在金属材料中，通过控制金属原子之间的扩散可以改变材料的硬度、导电性等性质。
2. 化学工程中的扩散在化学工程中，扩散传质是许多反应过程中的重要步骤。
通过扩散传质的控制可以调节反应的速率、选择性等。
例如，在化学反应中，扩散传质可以影响反应物的扩散到反应物表面的速率，从而影响反应的进行。
3. 生物医学中的扩散在生物医学中，扩散传质的应用非常广泛。
扩散在生物体内起着重要的作用，包括氧气的吸收、二氧化碳的排出、药物的传输等。
通过扩散传质的研究，可以更好地理解生物体内物质传输的机理，从而指导医学领域的治疗和药物设计。
4. 环境保护中的扩散在环境保护领域，扩散传质有着重要的应用。
例如，在大气污染控制中，通过分析和模拟空气中污染物的扩散过程，可以确定对污染源的控制策略。
此外，在水体中的污染物的扩散过程中，也需要考虑扩散传质的影响。
四、总结扩散传质是一种重要的质量传递方式，其基本原理是分子之间的热运动导致物质自发地从高浓度区向低浓度区扩散。
扩散传质在众多领域中有着广泛的应用，包括材料科学、化学工程、生物医学和环境保护等。
通过研究和控制扩散传质的过程，可以改变材料的性质、调节化学反应的速率、指导医学治疗和环境保护措施的制定。
食品工程原理第七章 传质原理
对于两组分系统，有：
j=jA+jB
3．以主体流动速度表示的传质通量
主体流动速度与浓度的乘积称为以主体流动速度表示的 传质通量： 质量通量：rAu=rA(rAuA+rBuB)/r=wA(nA+nB)
rBu=wB(nA+nB)
摩尔通量：cAum=cA(cAuA+cBuB)/c=xA(NA+NB) cBum=xB(NA+NB)
第七章 传质原理
第一节 传质基础
一、食品工业中的传质过程
1．气体吸收和脱吸 饮料冲气（CO2）、通气发酵、挥发性香精回收、油脂氢 化、糖汁饱充、天然油料脱臭等。 2．空气调节 空气的增湿与减湿。
3．吸附
动、植物油脱色、自来水净化等。
4．结晶 蔗糖、葡萄糖、蜂蜜中糖分、冰淇淋中乳糖等。 5．固——液萃取 从油料种子中提取油脂、从甘蔗（甜菜）中提糖等。
rB=cBMB=0.05×28=1.4kg/m3 r=rA+rB=0.88+1.4=2.28kg/m3
c=cA+cB=0.02+0.05=0.07kmol/m3 u=(rAuA+rBuB)/r
=(0.88×0.002+1.4×0.003)/2.28
=2.614×10-3m/s
um=(cAuA+cBuB)/c
6．干燥
果蔬干制、奶粉制造、面包和饼干的焙烤、淀粉制造、以 及酒糟、酵母、麦芽、砂糖的干燥等。
7．蒸馏
在酿酒工业中是应用最早的单元操作。
二、混合物组成的表示方法
1. 质量浓度——单位体积混合物中某组分的质量。
rA=mA/V
2. 物质的量浓度——单位体积混合物中某组分的物质的量。 cA=nA/V 质量浓度与物质的量浓度间的关系： cA=rA/MA 3. 质量分数——某组分的质量mA与混合物总质量m之比。 wA=mA/m 归一方程： SwAi=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。
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。
食品工程原理传质
++
+
+ + + + + + + + + + + +
离子大者
浓度大者
> > >
+ +
+
3、离子交换的操作流程
交换 反洗 正洗
• 反洗：清水反向对床层冲洗，使交换剂膨胀、调 整位置，洗去杂质。 • 再生：将一定浓度再生液通入床层，置换交换剂 上结合的离子，恢复交换剂交换能力。 • 正洗：以淋水正向通过交换剂床层，置换再生液。
二、离子交换的基本原理与操作流程
• 1、原理：离子交换剂是网状结构的多孔高分 子固体共聚物，含有固定的带电基团和可置换 的离子两部分。溶液中离子扩散至交换剂表面， 进入交换剂主体内与离子置换。
2、离子交换过程的主要特征
• • • 等电量进行 可逆 具有选择性
■ 离子取代优先顺序（Pecking Order） 电荷高者
低，可将吸附设备组合。常见平流和逆流。 • （1）多级平流：溶液经过多级搅拌槽，而且 各槽都补充新鲜吸附剂。综合考虑吸附剂用量及 设备的操作费用，通常两级以上的流程未必经济。
L1 X0 L2 X0 Y0
－ L1 /W
平衡曲线 Y0 W 一级 Y1 二级 Y2 Y1
Y2 X1 X2 图 13－ 4 二 级 错 流 吸 附
二、传质的微观机理
• 1、分子扩散 • 单相内存在组分的化学势差，由分子运 动而引起质量传递。 • 2、对流扩散 • 伴随流体质点或微团的宏观对流运动而 引起的质量传递。 • 二者可同时存在。
三、传质过程的分类
• 1、按相的接触情况不同 • 直接接触（萃取）、膜接触（反渗透） • 2、按操作方式不同 • 稳态操作（体系任一点浓度不随时间变 化）、非稳态操作 • 3、按实现反复相接触的方式 • 级式操作（板式塔）、连续接触式操作 • 4、按两相流动方向不同：并流、逆流等
质量传输之传质原理-费克定律和斯蒂芬定律
1.4 对流传质微分方程式及对流传质相似
1.4.1对流传质微分方程式
C
ux
C x
uy
C y
uz
C z
0.625
1
1
Sh 0.664 Re1/2 Sc1/3 0.664 206002 0.6253 81.47
aD
Sh
D l
81.47
0.241 10
1.963cm /
s
70.68m /
h
15℃时，pA1=1708Pa，而pA2=750Pa
g A＝aD
MA RT
(PA1
dpA dx
或g A
DAB
dCA dx
gB
M B DBA RT
dpB dx
或gB
DBA
dCB dx
（*）
上面两式两边分别除以相对应的分子
量，得各组分的扩散摩尔质流量：
NA
DAB RT
dpA dx
NB
DBA RT
dpB dx
根据道尔顿定律，得 dpA dpB dx dx
在稳定情况下，NA=－NB(等摩尔逆扩散过程)，
（或称传质的普朗特准数Pr’）
的扩散系数，m2/h；
Sc Pe ' ul v v Re D ul D D
♣ 宣乌特准数 （或称对流传质的努赛特准数Nu’）
u--流体的流速，m/s； l--定形尺寸，m； aD--对流传质系数，m/h
化工传递原理总结
化工传递原理总结引言化工传递原理是化工工程中一项重要的基础理论，研究物质在化工过程中的传递过程。
化工过程中，物质的传递常常包括传质、传热和传动三个方面。
本文将对传质、传热和传动的基本原理进行总结和分析。
一、传质的基本原理传质是指物质在一个相对浓度差异的系统中，在分子热运动的作用下，从高浓度区向低浓度区的传递过程。
传质过程主要受到浓度差、扩散系数、物质运动距离和物质界面的影响。
1. 扩散扩散是物质在浓度梯度作用下，由高浓度区向低浓度区传递的过程。
扩散速率可以用扩散通量表示，扩散通量与浓度差和物质扩散系数成正比。
扩散系数与温度、物质性质以及介质的孔隙度和湿度有关。
2. 对流对流是指物质通过流体介质的传递过程，在流体流动的作用下，物质被带动从高浓度区传递到低浓度区。
对流传质过程中，流体的流动方式可以是强迫对流或自然对流。
对流传质速率与流体流动速度、浓度差和传质界面的接触面积等因素有关。
3. 吸附吸附是物质在表面上被吸附或解吸附的过程。
吸附传质过程受到物质在表面上的吸附力和解吸力的影响。
吸附过程中的吸附速率可以通过吸附量与时间的变化关系来描述。
4. 渗透渗透是指溶液在半透膜上的传递过程。
在渗透过程中，溶剂通过半透膜从低浓度溶液传递到高浓度溶液。
渗透过程中主要受到溶质浓度差、温度和半透膜的透过性能的影响。
二、传热的基本原理传热是指热量从高温区向低温区传递的过程。
传热过程可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。
1. 传导传导是指物质中热量通过分子间的相互碰撞和传递。
在传导过程中，热量的传递速率与传导系数、温度差和传热界面的形状和尺寸有关。
不同物质的传导系数不同，传导系数与物质的导热性能有关。
2. 对流对流传热是指流体介质中热量通过流体的流动传递。
对流传热可以分为自然对流和强迫对流两种。
对流传热过程中，热传导通过流体的流动增强，从而加快了传热速率。
3. 辐射辐射是指热量通过电磁波的辐射传递。
辐射传热是一种无需介质传递的传热方式，可以在真空中传递。
化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解
被吸收NH3的体积： VNH3＝80*(0.25-0.053) =15.8 m3
传热过程
吸收过程
理论 将对流给热视为壁 实质 附近滞流层的热传
导过程—付立叶定
将吸收视为A穿过相界面附 近滞流双膜的分子扩散过 程—费克定律
At
T
T
t
t
A1 (T tw1 ) A2 (tw2 t )
N
DAC
DgP
RTpBg
A(
Dl (CA CS
CSl
p )
pi) A(Ci C)
作业： P185 7
§5-3 吸收速率
吸收速率决定吸收达到平衡的时间，决定吸收操作的 生产强度，是吸收设备选型和设备设计的重要依据。
一、吸收速率定义：NA= dnA/dτ 对于稳定吸收过程：NA=nA/τ mol(A)/s 吸收过程是物质的相转移过程，通过扩散方式进行。
二、扩散 1、分子扩散：物质以分子热运动方式穿过静止或滞流流 体的传递过程——特点：传递速率慢。 2 、对流扩散：物质以相对运动方式穿过湍流流体的传递 过程——特点：传递速率快。
A(Ci
C) =klA(Ci-C)
kl
DlCT
lCS
所以，可用界面附近气膜中的扩散速率：
NA=kgA(p-pi) 或液膜中的扩散速率：
计算吸收速率。
NA=klA(Ci-C)
作业： P185 12、13
六、吸收速率方程 1 气膜吸收分速率方程
3. 传质原理(1)
一、分子扩散与菲克定律
1. 分子扩散
在一相内部存在浓度差或浓度梯度的情况下，由于分子的无规则运动而导致的物 质传递现象。分子扩散是物质分子微观运动的结果。
AA
BB
AA
BB
非稳态分子扩散过程 工业生产中，一般为稳态过程，下面讨论稳态条件下双组分物 系的分子扩散，稳态扩散条件下，各处浓度不随时间发生变化。
➢对于气体中的扩散，浓度的影响可以忽略；温度升高扩散
系数增大，与系统压强成反比。
➢对于液体中的扩散，浓度的影响不可以忽略，而压强的影
响不显著。
➢在固体中的扩散速率小于在液体及气体中的扩散速率。
扩散系数的来源:
实验测定 物理化学手册，化学工程手册等查阅 经验或半经验公式估算
计算公式
– 气相扩散系数（马克斯维尔－吉利兰公式）
质量传递现象 工业生产的蒸馏、吸收、干燥 及萃取等单元操作
相界面
气相主体
液相主体
溶解
气相扩散
液相扩散
吸收过程涉及两相间的 物质传递，它包括三个步骤： 一、溶质由气相主体传递到两 相界面，即气相内的物质传递。 二、溶质在界面上的溶解，由 气相转入液相，即界面上发生 的溶解过程。 三、溶质自界面被传递至液体 主体，即液相内的物质传递。 气液两相界面与气相或液相之 间的传质称为对流传质。
递。对流传热同时存在热传导类似，涡流扩散的同时也伴随分子
扩散。 没有严格的理论描述
对流传质模型
膜模型 溶质渗透理论
表面更新理论
（1）膜模型
c
三个区
CA1 F
层流内层：分子扩散，浓度分
G
布是直线或近似直线
H
过渡区：涡流扩散和分子扩散， CA2
3-传质原理及应用
F’
F
NA NB
2
pA2 NA
2’
z
上两式相加得： NA N N '
NA：组分A通过两相界面的通量，kmol/(m2·s)
18
组分B由两相界面向气相主体的分子扩散与由气相 主体向两相界面的总体流动所带的组分B数值相等，方 向相反，因此宏观上看，组分B是不动的或停滞的。所 以由气相主体到两相界面，只有组分A在扩散，称为单 向扩散或组分A通过静止组分B的扩散。
26
2．对流传质
涡流扩散与分子扩散同时发生的过程称为对流传质
对流传质模型
膜模型 溶质渗透理论 表面更新理论
27
（1）膜模型
c
三个区
CA1 F
层流内层：分子扩散，浓度分
G
布是直线或近似直线
H
过渡区：涡流扩散和分子扩散， CA2
E
曲线
z
湍流区：涡流扩散，近似为一 条水平线
0
d
将流体主体与固体壁面之间的传质阻d e力折合为与其阻
kG：气相对流传质系数
对于液相
NA
DLC
d CL Bm
cA1 cA2
kL
DL
dL
C
cBm
N A kL (CA1 CA2 )
kL：液相对流传质系数
29
影响对流传质系数的因素： ①物性参数，包括分子扩散系数、黏度、密度； ②操作参数，包括流速、温度、压力； ③传质设备特性参数，几何定性尺寸d
接触，由于接触时间短且湍动剧烈，所以在任意一个微元
液体与气体的界面上，所溶解的气体中的组分向微元液体
内部进行非定态分子扩散，经过一个很短暂的接触时间后，
化工原理三传的应用及意义
化工原理三传的应用及意义一、传质过程在化工生产中的应用1.分离操作：通过传质过程中不同物质分子的迁移差异，实现物质的分离和纯化，如蒸馏、萃取和吸附等操作。
2.反应过程：在化学反应过程中，传质过程可以调控反应速率、提高反应效率和改善产品纯度，如相间传质反应器、液-液界面传质反应器等设备的应用。
二、传热过程在化工生产中的应用1.温度调节：通过传热过程，对反应系统进行温度控制，实现反应速率的调节和产物品质的控制。
2.传热设备的应用：传热设备广泛应用于化工生产中的换热操作，如蒸发器、冷凝器和加热炉等。
3.能量回收：通过传热过程中废热的回收利用，提高能源利用效率和降低生产成本。
三、传质传热过程在化工工艺优化中的意义1.提高生产效率：合理运用传质传热过程，可以改善反应速率、提高物料的转化率，从而提高生产效率。
2.降低生产成本：优化传质传热过程可以降低能量消耗和废料产生，减少生产成本。
3.改善产品质量：传质传热过程对产品的影响较大，通过合理调节传质传热条件，可以改善产品的纯度和物性。
4.设备优化设计：传质传热过程是化工设备设计中重要的考虑因素，合理设计传质传热设备可以提高设备的效率和可靠性。
四、传质传热过程在环保中的意义1.节约能源：优化传质传热过程，减少能源的浪费，有助于实现资源的节约与可持续发展。
2.减少污染：合理利用传质传热过程可以避免废料的产生和排放，减少对环境的污染。
3.提高环境安全：传质传热过程的优化可以减少事故的发生概率，提高工作环境的安全性。
五、结论化工原理中的传质传热过程在化工生产中扮演着重要角色。
通过对传质传热过程的应用和优化，化工工艺能够实现高效率、低成本和高质量的目标，同时也对环境保护做出了积极的贡献。
因此，深入研究和应用传质传热原理，不断改进和发展传质传热设备与技术，对于推动化工行业的发展和可持续发展具有重要意义。
化工原理中三传的实际
化工原理中三传的实际化工原理中的三传指的是传质、传热和传质。
传质是指在平衡状态下，物质在各相之间的自由扩散，并且该扩散过程是从浓度高的相向浓度低的相进行的。
传热是指在平衡状态下，热量在物质之间的传递，它是物质的热运动引起的。
传质和传热在化工生产过程中起着至关重要的作用。
在化工原理中，传质以及传热在实际中的应用非常广泛。
以下将分别介绍三传的实际应用。
传质是化工过程中非常重要的一环。
在化学反应过程中，往往需要对反应物和产物之间的物质传输进行控制。
例如，在气液相的化学反应中，气体需要通过气液界面进入液相进行反应，这就需要通过传质过程来实现。
另外，在某些化学反应过程中，需要将液体从反应器中蒸发出来，这也是一种传质过程。
此外，在化工原料的提取、分离和纯化过程中，传质也是必不可少的。
例如，通过蒸馏、吸收、萃取等过程，可以将某些有机物从混合物中分离出来。
传热在化工生产过程中同样起着重要的作用。
在化工反应过程中，需要控制反应体系的温度，传热过程对于控制温度起着关键作用。
例如，在化工反应中往往需要加热或者冷却反应体系，通过传热的方式来控制反应温度。
此外，在化工生产过程中，还需要进行物料的加热、冷却、浓缩等操作，这些过程都需要借助传热来实现。
例如，在蒸馏过程中，传热通过将液体加热到沸腾点，然后通过蒸汽进行传热，实现分离的目的。
在换热器中，将热源与冷却介质通过导热传热的方式进行换热，也是常见的传热操作。
而传质和传热往往是同时进行的，即传质传热过程。
它是指物质的扩散过程与能量的传递过程一起进行。
在某些化工过程中，例如固体催化剂上的反应，反应物需要通过传质传热过程从气相中吸附到固体表面，并在固相催化剂上发生反应。
在这个过程中，传质传热的效果对反应速率有很大的影响。
总之，在化工原理中的三传在实际应用中起着非常重要的作用。
通过传质和传热的方式，可以实现物质的分离、纯化、反应控制等目的。
在化工过程中，需要结合具体的工艺要求和生产条件，选择适当的传质传热方式，并进行工艺设计和优化，以实现高效、安全、节能的化工过程。
(食品工程原理)8.传质基础
流体力学优化
通过调整流体流动的条件来优 化传质效果。
材料与结构优化
通过改变传质设备的材料和结 构来提高传质效率。
工艺参数优化
调整工艺参数以优化传质过程。传质机制扩散传质
分子通过浓度差异的自由扩 散来实现传质。
对流传质
物质通过流体的对流运动来 传输。
热传传质
热量的传输可以引起物质的 传质。
传质系数的决定因素
1 浓度差异
浓度差异的大小直接影响传质速率。
3 物质的性质
不同物质的传质性质不同。
2 温度
温度的变化会对传质速率产生影响。
4 传质路径
传质路径的不同会对传质速率产生影响。
(食品工程原理)8.传质基础
传质是食品工程中至关重要的一项基础原理，涉及到食物中物质的运动和转 移，对食品的品质和保质期有着重要影响。
传质定义和重要性
传质是指物质在不同相之间的运动和转移，如气体、液体和固体之间的传质 现象。
在食品工程中，传质是非常重要的，因为它决定了食品中营养物质、香味和 色素等的分布，同时也影响着食品的味道、口感和保质期。
传质模型的选择和应用
选择适当的传质模型对准确预测和控制传质过程非常重要。常用的模型包括 物质平衡模型、动量平衡模型和能量平衡模型。
传质工程中的常见问题
1 传质不均匀
不同部位的传质速率不一 致。
2 传质损失
传质过程中物质的损失。
3 传质过程中的反应
传质会引起反应，影响传 质速率和物质转化率。
传质优化的方法和策略
建筑多孔介质传热传质机理研究及应用
建筑多孔介质传热传质机理研究及应用建筑多孔介质传热传质机理是研究建筑中空气、水汽、热量在多孔介质内传递规律的学科，其研究与应用可帮助提高建筑节能、舒适性和安全性。
本文将从多孔介质传热传质的基本原理、模拟方法和应用案例三个方面进行阐述。
一、多孔介质传热传质基本原理热传递是建筑空调、供暖、通风、隔热等领域常见的过程，而多孔介质作为建筑中常见的媒介，其热传递过程的规律对于建筑热工学的研究和应用有着重要的意义。
多孔介质传热传质的基本原理涉及以下几个方面：1、多孔介质中空气流动多孔介质中的空气流动与建筑中空气流动的特点有相似之处，但由于多孔介质的复杂性，其空气流动的速度和方式有所变化。
空气在多孔介质中的流动受到孔径、孔隙度、空气黏滞性等多种因素的影响，其流动方式可分为层流和湍流，其过程中还伴随着物质的热量和水汽的传递。
2、多孔介质中热传递规律多孔介质中的热传递规律与空气流动规律密切相关。
多孔介质内部温度和湿度分布的不均匀性会导致空气温度和湿度的不均匀变化，从而影响热量的传递。
同时，多孔介质内部的散热方式也是影响热传递规律的因素之一。
散热方式包括辐射、对流和传导三种方式，不同的多孔介质对于散热方式的响应也不同。
此外，多孔介质中水汽传递规律也需要考虑，因为水汽的存在会影响多孔介质的导热性能，进而影响热传递。
3、多孔介质中物质传递规律多孔介质中的物质传递规律也是建筑中多样化的传递过程之一。
其物质传递规律主要由气相和液相两种环境因素共同影响。
对于气相，其传递规律与空气流动规律相近，与热传递规律也存在相互制约的关系；对于液相，多孔介质的孔径和孔隙度会影响其液相传递。
此外，多孔介质内物质传递还会受到多种因素的影响，如相对湿度、毛细作用、表面张力等。
二、多孔介质传热传质模拟方法多孔介质传热传质模拟是探究多孔介质传递规律的重要途径。
目前，多孔介质传热传质模拟方法主要有以下三种：1、流场数值模拟流场数值模拟通过数学模型来描述多孔介质内空气流动的规律。
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F’
F
NA NB
2
pA2 NA
2’
z
上两式相加得： NA NN'
NA：组分A通过两相界面的通量，kmol/(m2·s)
实用文档
18
组分B由两相界面向气相主体的分子扩散与由气相 主体向两相界面的总体流动所带的组分B数值相等，方 向相反，因此宏观上看，组分B是不动的或停滞的。所 以由气相主体到两相界面，只有组分A在扩散，称为单 向扩散或组分A通过静止组分B的扩散。
1’
1
pA1
JA N JB
F’
F
NA NB
2
pA2 NA
2’
z
15
总体流动的特点： 1）由分子扩散引起的宏观流动，不是外力驱动； 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩 尔分率； 3）总体流动与溶质的扩散方向一致，有利于传质
取一固定截面F，则该截面不仅有分子扩散，还有 总体流动。根据分子对称面的特点，截面F不是分子对 称面。若将分子扩散相对应的分子对称面看成一个与 总体流动速度相同的运动截面，则一系列运动的分子 对称面与固定的截面F重合。F上的净物流通量N’为
截面。
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14
2、一维稳态分子扩散
一维：只沿一个方向扩散，其他方向无扩散或扩散量可以 忽略。稳态：扩散速率的大小与时间无关，只随空间位置 而变化。
（1）单相扩散 吸收操作的分析
假设：只有气相溶质A不断由气相主 体通过两相界面进入液相中，而惰性 组分B不溶解且吸收剂S不气化。 因溶质Ａ扩散到界面溶解于溶剂中， 造成界面与主体的微小压差，使得混 合物向界面处移动，即产生了宏观上 的相对运动，叫做总体流动。也叫摩 尔扩散，摩尔扩散指分子群实。用文档
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6
3.1 传质基本概念
质量传递现象 蒸馏、吸收、干燥及萃取等单元操作
物质由一相转移到另一相，或者在一个均相中，其 基本机理都相同。
分子扩散传质
单相内物质 传递的原理
涡流扩散传质
涡流扩散时也伴有分 子扩散，对流传质
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7
一、分子扩散
1、分子扩散子扩散：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。
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（2）分子对称面
双组分混合物在总浓度C（对气相是总压P）各处
相等的情况下
CC AC B常 数
dCA dCB dZ dZ
DABDBAD
JA JB
组分A和组分B等量反方向扩散通过的截面叫分子对
称面。特征是，仅对分子扩散而言，该截面上净通量等
于零，且该截面既可以是固定的截面，也可以是运动的
操作线方程，进料状态的影响、理论板数的确定、回流
比的讨论及热量衡算）；
（3）吸收塔的工艺计算（包括：物料衡算与操作线方
程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算）；
（4）塔设备的基本结构，填料塔附件、填料的主要类
型及性能、填料塔与板式塔的比较。
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3
2．本章难点
传质机理； 非理想体系的气液平衡关系； 特殊情况下精馏过程理论板数的确定； 板式塔的塔板结构及流体力学性能。
理想气体：
cA
pA RT
dcA = 1 dpA dz RT dz
JA
DAB RT
dpA dz
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费克定律与傅里叶定律比较
JA DABddczA
dQ=-dS t
n
费克定律与傅里叶定律形式上相似，区别在于：
A、热传导传递的是能量，分子扩散传递的是物质。
B、分子扩散，一个分子转移后，留下相应的空间， 必由其他分子补充，即介质中的一个或多个组分是运 动的，因此，扩散通量存在一个相对于什么截面的问 题；而在热传导中，介质通常是静止的而只有能量以 热能的方式进行传递。
N’=N+JA+JB=N
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
NCA NCB N CC
总体流动中携 带的组分A
总体流动中携 带的组分B
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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
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4
前言
过程工业中，经常需将混合物加以分离。 采用适当的分离方法与设备，并消耗一定的物料 和能量。
分离：根据混合物性质的不同采用不同的方法
混合物
分离基本特征：物质由一相转移到另一
均相混合物 相或生成新相，过程取决于两相之间的
平衡关系，称为相际传质过程
非均相混合物 不属于同一相的两种或两种以上的
由（1）可导出单向扩散速率计算式：
DP
NA
RTZ
PBm
(pA1
pA2
)
PBm
pB2 pB1 ln pB2 pB1
P B m 1、2截面上组分B分压的对数平均值
组分A的分压与扩散距离z为对数关系
对于液体的分子运动规律远不及气体研究得充分，
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：
单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积
扩散的物质量，J表示， kmol/(m2·s)。
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b.费克定律
温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一点处 的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。
JA DABddczA
物质混合得到的混合物
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5
在相界面利用平衡关系进行分离操作时，从技术角度来说： （1）尽可能经济地增大两相界面的表面积，以及怎样在界面上 充分利用平衡关系； （2）平衡状态为过程的极限，分离不能持续进行，还必须研究 如何既偏离平衡状态，又进行所期望的分离。
主要介绍气液传质原理，蒸馏操作和吸收操作的 主要工艺计算，以及板式塔和填料塔的设备特点及流 体力学特性。
JA——组分A扩散速率(扩散通量)， kmol/(m2·s)；
d c A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度, kmol/m4
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 着物质浓度降低的方向进行
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对于气体混合物，费克定律采用组分的分压表示
第三章 传质机理及应用
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1
主要内容
3.1 传质基本概念 3.2 蒸馏 3.3 吸收 3.5 传质设备
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2
1．本章重点
（1）二元物系的气液相平衡关系（包括：拉乌尔定律，
温度组成图，气液相平衡图，挥发度及相对挥发度），
气体的溶解度和亨利定律，吸收速率方程式； （2）双组分连续精馏的工艺计算（包括：物料衡算与