化工原理第四版谭天恩传质过程导论
第八章 传质过程导论(化工原理)
第八章 传质过程导论第一节 概述8-1 化工生产中的传质过程均相物系的分离（提纯，回收）1.吸收2.气体的减湿3.液－液萃取4.固－液萃取（浸沥，浸取）5.结晶6.吸附（脱附）7.干燥 8精馏 目的：湿分离或混合8-2 相组成的表示法1. 质量分率和摩尔分率mm a A A =mm a B B =mm a C C =……….......+++=C B A m m m mA,B 两组分 a a -1 nn x A A =nn x B B =nn x C C =…….......+++=C B A n n n n .......1+++=C B A x x x互换 A A AA A m m a m m x ==BB B m m a x =…….∑=++=iii B B A A m a m m m a m m a n ...... ()....,,C B A i =故 ∑==iii AA A A m a m a nn xi iiAA A m xm a a ∑=2.质量比和摩尔比质量比 B A m m a /=摩尔比 B A n n X =()a a a -=1 ()x x X -=1)X X x -=13．浓度质量浓度 V m C A A = 3/m kg摩尔浓度 V n C A A = 3/m k m o l均相混合物的密度ρ即为各组分质量浓度的总和（体积与混合物相等）∑=++=iB A CC C ........ρρA V m a V m C A A A ===C x V n x V n C A A A A ===混合气体 RTp V n C A A A ==RTp MVn M Vm C AAAA A A ===气体总摩尔浓度 RTp Vn C ==摩尔分率与分压分率相等 pp nn y A A A ==气体混合物摩尔比可用分压比表示 BB A A BB A A BA Mp M p Mn M n n n Y ===第二节 扩散原理8-3 基本概念和费克定律分子扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比 费克定律： 对双组分物系下表达为： dzdl D J A ABA -=A J —分子A 的扩散通量 s m kmol ⋅2/ 方向与浓度样应相反 AB D —比例系数 组分A 在介质B 中的扩散系数 s m /2A c —组分A 浓度，3/m kmoldz dc A —组分A 的浓度梯度 4/m kmol RTp c A A =得 dzdp RTD J AAB A -=定义A J 通过得截面是“分子对称”得，即有一个A 分子通过某一截面，就有一个B 分子反方向通过这一截面，填补原A 分子得空部位，这种分子对称面为固定时，较为简便。
化工原理传质过程导论
已知传质速率NA为7.7×10-7 kmol/m2·s ，试求该温度下，乙醇
在空气中的扩散系数。
解：pA1=1.9998kPa ∵空气吹过管口
∴pA2=0 本题为单向扩散
∴
NA
D RTz
p pBm
pA1 pA2
7.7 10 7 kmol / m2 s
pBm
3．双组分均相物系中，x 与 X 的关系？w 与 w 的关系？
x X 1 X
X x w w 1 x 1 w
w w 1 w
4．xA 与 CA 的关系？wA 与 A 的关系？
CA xAC A wA
5．对理想气体，C 与 p 的关系？y 与 p？ρ与 p？
CA
nA V
pA RT
C n P V RT
yA
nA npA PAmA V
M AnA V
pA M A RT
College of Power Engineering NNU WANG Yanhua
简单回顾3： 扩散原理
扩散：物质在单一相内的传递过程 流体中物质扩散的基本方式：
扩散方式 作用物
作业
• 1. 气体氨（A）与气体氮在一具有均匀直径的管子两端 作等摩尔反向扩散，已知总压为101.3kPa，温度为 298K，扩散距离为0.1m。在端点1处，pA1=10.13kPa； 另一端点2处，pA2=5.07kPa，扩散系数为2.30×10-5m2/s。 试求：A的扩散通量NAz。
计算：福勒（Fuller）公式：
D2
D1
p1 p2
T2 T1
1.75
化工原理(第四版)谭天恩-第二章-流体输送机械
注意安全防护
在操作流体输送机械时，应注意安全防护 ，穿戴好防护用品，避免发生意外事故。
THANKS
感谢观看
高效节能设计
优化流体输送机械的结构和运行方式，降低能耗，提高能效比。
减少排放
采取有效的措施减少流体输送机械在运行过程中产生的污染物排放， 如采用密封性能好的机械部件、回收利用排放的余热等。
环保材料
选择对环境友好的材料和润滑剂，减少对环境的污染。
资源循环利用
对流体输送机械中的可回收利用部分进行回收再利用，减少资源浪费 。
化工原理(第四版)谭 天恩-第二章-流体 输送机械
目录
• 流体输送机械概述 • 离心泵 • 其他类型的泵 • 流体输送机械的性能比较与选用 • 流体输送机械的维护与故障处理
01
CATALOGUE
流体输送机械概述
流体输送机械的定义与分类
定义
流体输送机械是用于将流体从一 个地方输送到另一个地方的机械 设备。
05
CATALOGUE
流体输送机械的维护与故障处理
流体输送机械的日常维护与保养
定期检查
对流体输送机械进行定期检查，确保其正 常运转，包括检查泵、管道、阀门等部件
是否完好无损，润滑系统是否正常等。
清洗与清洁
定期对流体输送机械进行清洗，清除残留 物和污垢，保持机械内部的清洁，防止堵 塞和腐蚀。
更换磨损部件
流体输送机械的应用
工业生产
在化工、石油、制药等领 域，流体输送机械广泛应 用于原料、半成品和成品 的输送。
能源与环保
流体输送机械在燃煤、燃 气等能源输送以及通风、 除尘等环保领域也有广泛 应用。
城市供暖与空调
在集中供暖和空调系统中 ，流体输送机械用于将热 源或冷源输送到各个用户 。
化工原理,第8-9章
第八章 传质过程导论第一节 概述8-1 化工生产中的传质过程均相物系的分离（提纯，回收）1.吸收2.气体的减湿3.液－液萃取4.固－液萃取（浸沥，浸取）5.结晶6.吸附（脱附）7.干燥 8精馏 目的：湿分离或混合8-2 相组成的表示法1. 质量分率和摩尔分率m m a A A =m ma B B = mm a C C = ………. ......+++=C B A m m m mA,B 两组分 a a -1 n n x A A =n nx B B = nn x C C = ……. ......+++=C B A n n n n .......1+++=C B A x x x互换 A A A A A m m a m m x ==BB B m ma x = ……. ∑=++=i i i B B A A m a m m m a m m a n ...... ()....,,C B A i = 故 ∑==i iiAAA A m a m a n n x iiiA A A m x m a a ∑=2.质量比和摩尔比质量比 B A m m a /=摩尔比 B A n n X =()a a a -=1 ()x x X -=1()X X x -=13．浓度质量浓度 V m C A A = 3/m kg摩尔浓度 V n C A A = 3/m k m o l均相混合物的密度ρ即为各组分质量浓度的总和（体积与混合物相等）∑=++=i B A C C C ........ρρA V ma V m C A A A ===C x V n x V n C A A A A ===混合气体 RTp V n C A A A ==RTp M V n M V m C AA A A A A ===气体总摩尔浓度 RTpV n C ==摩尔分率与分压分率相等 pp n n y AA A ==气体混合物摩尔比可用分压比表示 BB AA B B A A B A M p M p M n M n n n Y ===第二节 扩散原理8-3 基本概念和费克定律分子扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比 费克定律： 对双组分物系下表达为： dzdl D J AABA -= A J —分子A 的扩散通量 s m kmol ⋅2/ 方向与浓度样应相反 AB D —比例系数 组分A 在介质B 中的扩散系数 s m /2A c —组分A 浓度，3/m kmoldz dc A —组分A 的浓度梯度 4/m kmol RT p c A A =得 dzdp RT D J AAB A -= 定义A J 通过得截面是“分子对称”得，即有一个A 分子通过某一截面，就有一个B 分子反方向通过这一截面，填补原A 分子得空部位，这种分子对称面为固定时，较为简便。
化工原理传质
； 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
着浓度降低的方向进行
对于气体扩散：
dC A N A J A D dZ D dp A NA RT dZ
nA pA C A V RT
mA wA 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：
nA 液相： x A n
nA yA n
yA yB y N 1
xA xB x N 1
质量分率与摩尔分率的关系：
nA mwA / M A xA n mwA / M A mwB / M B mwN / M N wA /M A wA /M A wB /M B wN /M N
JA NMcA/c
到界面溶解于溶剂中，造
成界面与主体的微小压差
NA
，
使得混合物向界面处的流 动。 （2）总体流动的特点：
总体流 动NM NMcB/c
JB
1
2
1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。
N MA
cA NM c
N MB
cB NM c
p Bm
——漂流因数，无因次
Sm
漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子
扩
散增大的倍数。 漂流因数的影响因素：
p p Bm 1
c cSm
1
浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。
化工原理(第四版)谭天恩 第二章 流体输送机械
由(2) 流体与叶片的相对运动的运动轨迹 可视为与叶片形状相同。
《化工原理》电子教案/第二章
12/67
理论压头H
液体在高速旋转的叶轮中的运动分为2种:
周向运动：
u r
w2
沿叶片表面的运动：处处与叶片相切，速度w
思考：u1、u2孰大？ w1 、w2孰大？
c2
2
u2
w1
1
《化工原理》电子教案/第二章
（ 2 ）叶轮直径越大、转速越大ห้องสมุดไป่ตู้ 则H越大；
1
《化工原理》电子教案/第二章
2
c2
c2r
c2u
u2
w1
1
u1
c1
18/67
1 Qu2 1 2 Q 2 H u2 cot 2 r2 cot 2 g 2r2 b2 2b2 g （3）在叶轮转速、直径一定时，流量 Q 与理论 压头 H的关系受装置角 2 的影响如下：
在泵进口b 、泵出口 c 间列机械能衡算式：
2 2 p b ub p c uc H h0 h f g 2 g g 2 g
流量计 真空表 压力表
c b
h0
pc pb p c ( 表 ) p b (真 ) H g g
《化工原理》电子教案/第二章
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三．离心泵的主要性能参数
第三节 通风机、鼓风机、压缩机和真空泵
一、离心通风机 二、往复压缩机
2
《化工原理》电子教案/目录
第二章 流体输送机械
液体输送机械 泵 流体输送机械 通风机 鼓风机 气体压送机械 压缩机 真空泵
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化工原理(第四版)谭天恩 第十一章 气液传质设备
《化工原理》电子教案/第十一章
长期以来，人 们围绕高效率、大 通量、宽弹性、低 压降的宗旨，开发 了不少于80种的各 种类型塔板。
二、板式塔类型
泡 罩 型 筛 孔 型 浮 阀 型 喷 射 型 ： 其 它 型 ：
特点：结构简单、造价低、压降小、生产能 力大、操作弹性可达2~3。
动阻力（摩擦阻力、形体阻力）。
6、 板上液体的返混 ----减少返混对传质是有利的
有溢流塔板
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《化工原理》电子教案/第十一章
四、塔板的流体力学性能
6、 气体通过塔板的压降 -----单板压降
单板压降不要过大或过小。 一般，常压塔：单板压降40~65mmH2O 减压塔：单板压降10~35mmH2O 产生的原因：
进入90年代以来，人们又开始寻求板式塔的新突破 。欧美各国，尤其是美国的各大塔器生产商，研制、开 发出大批新型塔板。这些新型塔板既克服了以前的一些 缺点，同时又保留了以往普通塔板的优点，以更好适应 现在对于大直径蒸馏设备大通量、高效率的要求。
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《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型 筛 孔 型 浮 阀 型 斜孔塔板 舌形塔板 喷 射 型 ： 喷射型塔板有一个共同的特点是在喷射条件下，液体 被气体撕裂，气体为连续相、液体为分散相。这种型式的 塔板气相负荷高，塔板上液层薄而压降低。 其 它 型 ： 在生产上应用较为广泛的有舌形塔板、浮动舌形塔板、
其 它 型 ： 气、液错流流动塔板
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《化工原理》电子教案/第十一章
二、板式塔类型
泡 罩 型 浙江工业大学 在八十年代末开发。 它属于MD塔板的 筛 改进型。它使在塔 孔型 板下的降液管两侧 覆合一薄层规整填 料，减小塔板的雾 阀型 浮 沫夹带。 喷 射 型 ： 其 它 型 ： 气、液错流流动塔板
第08章 传质过程导论
组分A移走后，出现空位，其他 分子（可能是A也可能是B）将会 补位，若A、B分子量不等，那么 质量中心会局部发生漂移。JA,z、 JB,z是为了使JA,z＋ JB,z＝0而定义的 ，即JA,z、 JB,z是相对于一个移动的 扩散面而定义的扩散通量。
组分A的扩散量JA,z A
B
A
B
A
B BA
（2）JA,z＝－ JB,z 由JA,z＋ JB,z＝0可证得。
B
A A
B
A B
B
组分B的扩散量JB,z 质量中心面
A 13/36
《化工原理》电子教案/第八章
一．菲克定律
说明： （3）DA,B是物性。
DA,B f (P,T, x) 转下页
DA,B（气） 10-5m2/s DA,B（液） 10-9m2/s DA,B（固） <10-10m2/s
mA V
M AnA V
pA M A RT
通用气体常数 R 8314J / kmol K
《化工原理》电子教案/第八章
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四．传质方式
第一节 概述
传质的两种方式
分子扩散 ---发生在静止流体、层流流动的流体中，
靠分子运动进行的。
对流传质（给质过程） ---发生在湍流流动的流体中， 靠流体微团的脉动进行的。
每cm3 所具有的分子个数： 氧气：2.5×1019 水：3.3×1022 铜：7.3×1022
组分A的扩散量JA,z A
（4）对二元体系，扩散系数的下标 B A B
可去掉。即
A
B BA
对气体体系有：DA,B＝ DB,A 对液体体系有：DA,B DB,A
化工原理09-传质概论
A：可溶气体A溶于液体 —— 氨
液相
B：溶
剂 （solvent)—— 水
化工原理下册——传质概论
浓度表示 A组分 B组分 备 注
质量分率 a
aA=WA/W 气相yAg=nAg/ng
aB=WB/W
WA+ WB=W( kg); aA + aB=1 nAg+ nBg= ng( kmol)； nAl+ nBl= nl( kmol) yA+yB=1; xA+xB=1; AA可大于，小于，等于1 YA可大于，小于，等于1 XA可大于，小于，等于1 V：混合物体积（m3） 总摩尔浓度Cm = (nA+ nB) / V 理想气体适用 以混合 物为计 算基准
NB = 0 ; NB ‘ = -JA
NA = JA / xB = D/d (CA1-CA2)CM / CmB
三、相内传质速率方程式
相内传质的要点是相内传质速率方程式 的表示，传质系数的单位搞清楚
化工原理下册——传质概论
JA 、 NA 、 N 、 NA’ 、 NB’的意义 JA ——扩散通量：单位时间，单位面积
化工原理下册——传质概论
∴ A组分的传质通量 NA = JA + NAb = JA + xANb B组分的传质通量 NB = JB + NBb = JB + xBNb 由于 Cm 一定， JA = -JB 仍然存在， 则 NA + NB = JA + JB + xANb + xBNb = Nb 又 JB = -NBb NB = 0 NA=Nb ∴ NA = JA + xANb = JA + xANA
NH3
气相内部 界面 传质 传质
化工原理 第八章 传质过程导论.doc
第八章传质过程导论第一节概述8-1 物质传递过程(传质过程)传质过程• 相内传质过程• 相际传质过程相内传质过程：物质在一个物相内部从浓度(化学位)高的地方向浓度(化学位)高的地方转移的过程。
实例：煤气、氨气在空气中的扩散，食盐在水中的溶解等等。
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。
几种典型的相际传质过程●吸收：物质由气相向液相转移，如图8-1所示A图8-1 吸收传质过程●蒸馏：不同物质在汽液两相间的相互转移，如图8-2所示。
相界面AB图8-2 蒸馏传质过程●萃取，包括液-液萃取和液-固萃取液-液萃取：物质从一个相向另一个相转移。
例如用四氯化碳从水溶液中萃取碘。
液-固萃取：物质从固相向液相转移。
●干燥：液体(通常为水)由固相向气相转移其它相际传质过程：如结晶、吸附、气体的增湿、减湿等等。
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,20ºC 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 - 4kmol/m3 ，两者相差5个数量级。
(2)推动力差别传热推动力为温度差，单位为ºC ，推动力的数值和单位单一；而传质过程推动力浓度有多种表示方法无(例如可用气相分压、摩尔浓度、摩尔分数等等表示)，不同的表示方法推动力的数值和单位均不相同。
8-2浓度及相组成的表示方法1. 质量分数和摩尔分数● 质量分数：用w 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有w A = (8-1)● 质量分数：用x 或y 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有x A = (8-2)2. 质量比与摩尔比 ● 质量比：混合物中一个组分的质量对另一个组分的质量之比，用w 表示。
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第8章 传质过程导论
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第八章传质过程导论第八章传质过程导论1．含有 CCl 4 蒸汽的空气，由 101.3kPa(绝)、293K 压缩到 l013kPa(绝)后，进行冷却冷凝，测出 313K 下开始有 CCl 4 冷凝，混合气出冷凝器时的温度为 300K 求： (l)压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，CCl 4 蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。
(2)出冷凝器时 CCl 4 蒸汽冷凝的百分率。
四氯化碳的饱和蒸汽压数据如下： 273 283 288 T /K 293 89.8 300 123 313 210p / mmHg 33.7 注：1mmHg = 133.3 p a55.671.1解：(1)l013kPa(绝)，313K 下开始有 CCl 4 冷凝，则210 × 101.3 760 y= = 0.0276 1013 0.0276 × 154 压缩前： a = = 0.131 0.0276 ×154 + (1 0.0276) × 29 0.0276 × 154 a= = 0.15 (1 0.0276) × 29 yp 0.0276 × 101.3 C= = = 1.15 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 293 压缩后开始冷凝前： a = 0.131 ， a = 0.15 yp 0.0276 × 1013 C= = = 1.07 × 10 2 kmol / m 3 RT 8.314 × 313 123 × 101.3 760 出冷凝器时： y ' = = 0.0162 1013 0.0162 × 154 a' = = 0.080 0.0162 × 154 + (1 0.0162) × 29 0.0162 × 154 a'= = 0.087 (1 0.0162) × 29第 1 页第八章传质过程导论yp 0.0162 × 1013 = = 6.58 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 300 a a' 0.15 0.087 × 100% = 42% (2) × 100% = a 0.15 C=2．二氧化硫与水在 30℃下的平衡关系为： a (kgSO2 / 100kgH 2 O) 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 52 1.0 79 1.5 1254.7 11.8 19.5 36 试求总压为 101.3kPa(绝)下的 x y 关系，并作图。
谭天恩《化工原理》习题解答 干燥其他传质
'J # 9 # & 8 37& # & 9 % * *, 9 / " 0 5 6 #[ * # 9 3 , ,+' # 9 # & 8 3+# 9 3 , , N % 9 -$ ! B*, N *4 #$ %
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学习_第八章传质过程导论
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两 相
浓度不相等。
▲ 相 平 衡 属 动 态 平 衡 -----达到相平衡时，传质过程 仍在进行，只不过通过相 界面的某一组分的净传质 量为零。
pG 气相主体
相界面 pi
Ci
空气+氨气 吸收
水 液相主体 传质方向
CL
6/3 6
第一节 概述
三、相组成的表示方法
摩尔分数
N A,z J A,z xA N A,z
N B,z J B,z x B N A,z N B,z
NA
相界面
单向扩散
N A,z (1 x A ) J A,z
D dcA dz
20/ 36
2．单向扩散
在 z1 ,cA1 ， z2 , cA2 范围内积分得：
DAB 7.4 1015
M B 1/ 2T
V
0.6 A
固体中的扩散系数需靠实验确定。
T , , D
如何解释此规律？
返回上13页56/
菲克定律的另一种常用形式----- NA,z与 JA,z的 关系式
绝对扩散通量NA、 NB、N----相对于静止面的摩尔传质速率，
kmol/m2s
pA P
c n P V RT
A
mA V
M AnA V
pA M A RT
通用气体常数 R 8314J / kmol K
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第一节 概述
四．传质方式
分子扩
散---发生在静止流体、层流流动的流体 传质的两种方式 中，
对流靠传分质子（运给动质进过行程的。
化工原理(第四版)谭天恩 第八章 传质过程导论-dm
x A N A, z N B, z
JA,z NA,z 静止面
N B,z J B,z x B N A,z N B,z
绝对扩散通量 = 相对扩散通量 + 总体扩散通量
（相对于静止坐标） （相对于平均速度） 相对于静止坐标）
J A, z dcA DAB ---不常用 dz
z1
z2
c A2
c A1
dcA
N A, z
c A1 c A2 推动力 D c A1 c A2 z 2 z1 z D 阻力
cA1
NB NA A
相界面
B
cD D y A1 y A2 p A1 p A2 z 2 z1 RT z 2 z1
相界面 pG 气相主体 pi 液相主体 水
相界面
苯
CG 液相主体 Ci 液相主体 传质方向 CL
传质方向 气 — 液系统：如吸收、解吸 等单元操作 Ci 操作 汽 — 液系统：如蒸馏、精馏 CL 煤焦油（含苯酚） 液 — 液系统：如液液萃取操 作 空气 +氨气 液 — 固系统：如结晶、浸取 操作 液液萃取 吸收 — 固系统：如干燥操作 气相 （乙醇 -水） 气
利用某种性质 转下页
加入另外一种物质作为 分离剂 方法加入能量 加场，如浓度场、温度 场、电场、磁场等
《化工原理》电子教案/第八章
转第5页
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可 被 利 用 于 分 离 的 性 质
物理
化学
力学性质
密度、表面张力、尺寸、质量等 如重力沉降、过滤 溶解度、分配系数等。如吸收、精馏 电导率、介电常数、迁移率、 电荷、淌度、磁化率等
化工原理(第四版)谭天恩 第九章 吸收
32 2 3
(对双组分气体)
对双组分气体吸收，所有变量共4个： 温度T、总压P、气相组成、溶解度
c A f T , P , p A
c A f pA
----独立变量只有3个，例如：T、P、pA
在几个大气压以内、温度T一定条件下，
或 p A g c A
《化工原理》电子教案/第九章
《化工原理》电子教案/第九章
G
L
距离
CL z
16/100
双膜模型
二、吸收速率方程
pG p i N AG k G pG pi 1 kG ci c L N AL k L ci c L 1 kL
NAG= NAL
气膜 液膜
pG
组成
NAG
气相主体
pi Ci
NAL
15/100
相平衡常数，无量纲 E m P
《化工原理》电子教案/第九章
第三节 吸收过程模型及吸收速率方程
一、吸收过程模型
回忆：第八章的双膜模型 三个串联传质环节： 气体侧的对流传质 界面溶解 液体侧的对流传质
组成
气膜 液膜
pG
NAG
气相主体
pi Ci
NAL
传质方向 液相主体
NAG= NAL
对照： 间壁式换热器的传热机理
1 H kL kG
组成
气膜
液膜
pG pi
气相主体
传质方向 液相主体
Ci
K L kL
1 1 1 1 H 1 K x k x k y m K L kG k L
L
G
距离
CL z
22/100
双膜模型
《化工原理》电子教案/第九章
《化工原理》8传质过程导论1.
D RT
dpA dz
将上式中的p、z 对应积分，整理得：
D
NA RTz (pA1 pA2 )
同理，组分B有
D
NB
JB
RTz
pB1 pB2
若为液相，则有
D
N A z cA1 cA2
D
NB z cB1 cB2
例1. 氨气（A)与氮气（B）在一等径管两端相互扩散，管 子各处的温度均为298K，总压均为1.013×105Pa。在端点 1处，氨气的摩尔分数yA1=0.15；在端点2处，yA2=0.06， 点1、2间的距离为1m。已知此时扩散系数DAB=2.3×105m2/s。试求A组分的传质通量。
§8-1-2 相组成的表示方法
1、质量分数和摩尔分数
质量分数
wA
mA m
wB
mB m
wi 1
摩尔分数
xA
nA n
xB
nB n
xi 1
相互换算关系：
wA
xA M A
wi
i Mi
（一般液相用x，气相用y）
wA xAM A
xi M i
i
2、质量比和摩尔比（常见于双组分物系）
扩散：物质在单一相内的传递过程
流体中物质扩散的基本方式：
扩散方式 分子扩散 涡流扩散
作用物 流体分子 流体质点
作用方式 热运动 湍动和旋涡
作用对象 静止、滞流
湍流
分子扩散：
推动力 浓度差 物质传递 简称为扩散
终点： 浓度差为〇
扩散快慢？
College of Power Engineering NNU WANG Yanhua
化工原理第四版谭天恩上册笔记
化工原理第四版谭天恩上册笔记化工原理是化学工程与工艺专业的一门核心课程，主要涉及化工生产过程中的物料衡算、热量衡算、分离原理等方面的知识。
下面是化工原理第四版谭天恩上册的笔记，希望能对您有所帮助。
一、绪论化工原理是研究化工生产过程中，遵循物料平衡、能量平衡、化学反应规律和传递规律的一门学科。
化工生产的特点：生产规模大、连续性强、自动化程度高；涉及多种单元操作，包括流体输送、加热、冷却、冷凝、干燥等；涉及复杂化学反应，如氧化、还原、聚合等；存在多种传递过程，如动量传递、热量传递、质量传递等。
化工过程的组成：原料处理：包括粉碎、混合、溶解、浸出等过程；化学反应：包括化学反应的种类、速率和机理；产品精制：包括蒸馏、过滤、干燥等过程；能量的合理利用：包括余热回收、节能减排等。
二、流体流动与输送机械流体性质：密度、粘度、表面张力等；流体静力学：压力、重力位差等；流体动力学：流量、流速等；流体输送机械：离心泵、轴流泵、压缩机等；管道与管件：管道的类型、连接方式及管件的使用；管道系统设计：管道布置、流体阻力计算等。
三、液体搅拌与分离机械液体搅拌：目的、方法及机械类型；离心分离：原理、设备及操作方法；过滤分离：原理、设备及操作方法；吸附分离：原理、设备及操作方法；萃取分离：原理、设备及操作方法；其他分离机械：如膜分离设备等。
四、传热过程及设备传热过程：热量传递方式（热传导、热对流、热辐射）、传热系数等；换热设备：管式换热器、板式换热器等；换热器设计：流程设计、传热面积计算等；热量回收与利用：余热回收方法与设备。
五、蒸发过程及设备蒸发过程：原理、特点及应用范围；蒸发设备：蒸发器类型及特点；蒸发操作条件：加热蒸汽压力、蒸发温度等；蒸发过程计算：蒸发量计算、加热蒸汽消耗量计算等。
六、吸收过程及设备吸收过程：原理、特点及应用范围；吸收剂选择：吸收剂类型及特点；吸收设备：吸收塔类型及特点；吸收操作条件：吸收剂流量控制、吸收温度控制等；5. 吸收过程计算：吸收剂用量计算、吸收效果评估等。
化工原理第四版谭天恩上册笔记
尊敬的读者，今天我将与大家共享《化工原理第四版谭天恩上册》的学习笔记和个人理解。
在本文中，我将深入探讨该教材涵盖的内容，并结合个人观点和理解，希望能为大家带来有价值的信息。
一、导论在《化工原理第四版谭天恩上册》中，谭天恩教授首先介绍了化工原理的基本概念和原理，包括物质的基本性质、化工过程的基本特征以及化工原理研究的基本方法。
从中我们可以了解到化工原理的研究对象是化工过程，而化工过程则是在控制条件下进行的物质转化过程。
这一部分的学习，让我对化工原理有了更清晰的认识，也让我明白了化工原理对于化工工程的重要性。
二、物质的结构和性质接下来，教材详细介绍了物质的结构和性质，包括物质的微观结构、宏观性质以及相平衡等内容。
在学习过程中，我深刻理解了化工原理中物质的基本单位是分子和原子，不同的物质由不同的分子组成，而分子之间的相互作用决定了物质的宏观性质。
通过学习相平衡的知识，我也了解到了在不同条件下，物质的相态会发生改变，这对于化工过程的设计和操作具有重要的指导意义。
三、化学平衡化学平衡是化工原理中一个非常重要的概念，也是化工过程中需要重点考虑的问题。
在教材中，谭天恩教授详细介绍了化学反应的平衡原理、平衡常数的计算以及影响平衡的因素等内容。
通过学习，我对化学反应达到平衡时物质浓度的变化规律有了更清晰的认识，也对平衡常数的计算方法有了更深入的了解。
这些知识对于我理解化工过程中的反应平衡和控制具有重要意义。
四、热力学基础热力学是化工工程中不可或缺的基础学科，而在《化工原理第四版谭天恩上册》中，也着重介绍了热力学的基本概念、热力学系统的性质以及热力学过程的基本规律。
通过学习这一部分内容，我对热力学系统的分类和性质有了更清晰的认识，也对热力学过程中能量转化和传递的规律有了更深入的理解。
这些知识对于我理解化工过程中能量转化和热力学参数的计算具有重要的指导意义。
总结回顾通过学习《化工原理第四版谭天恩上册》，我对化工原理的基本概念、物质的结构和性质、化学平衡以及热力学基础等方面有了更全面、深刻和灵活的理解。
化工原理(第八章传质基础)
3、生物物质的扩散系数 化 工 原 理 对于水溶液中生物溶质扩散系数的估算，当溶质的分子量 小于1000或其分子体积小于500 cm3/mol 时，可用下式计 算：
DAB
1/ T (φM B )T2 −15 = 7.4 ×10 µVA0.6
m2 / s
吉 首 大 学
吉 首 大 学
JA pA1 pB1 JB pA2 pB2
由于总压p=pA+pB为常数，微分则有：0=dpA+dpB DAB=DBA=D
二、扩散系数 化 工 原 理 扩散系数是衡量物质扩散能力的物理性质，单位：m2/s 1、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与其系统、温度和压力有关，其数量级为 10－5m2/s 对于二元气体扩散系数的估算，通常使用富勒（Fuller）公 式：
固相 C
固相 B+A
气相 C+A
液相 A
汽相 精 馏
干 燥
B+A A+B B
三、相组成的表示方法 化 工 原 理 １．质量分率和摩尔分率 混合物中某组分Ａ的质量mA占混合物总重量m的分率，称为 组分Ａ的质量分率 。即： wA= mA/m 混合物中某组分Ａ的摩尔数nA占混合物总摩尔数n的分率，称 为组分Ａ的质量分率 。即： xA= nA/n ２．质量比和摩尔比 以Ｂ为参照组分，则质量比：w = mA/mB，摩尔比：X = nA/nB 3．质量浓度和摩尔浓度 单位体积溶液中溶质的质量，称为质量浓度，即： CA=mA/V 单位体积溶液中溶质的摩尔数，称为摩尔浓度，即： cA=nA/V
C （C －C ） A Ai CBm
CA CAi CAi’
δ δ’
’ D’ C （C’ C ） Ai－ ’ A C’ δ’ Bm
化工原理谭天恩简答重点
化⼯原理谭天恩简答重点化⼯原理谭天恩简答重点均相物系:物系内部各处均匀且⽆相界⾯，包括溶液、⽓体混合物等。
⾮均相物系:物系内部有不同相界⾯且界⾯两侧的物料性质有差异。
包括:⽓固系统(空⽓中的尘埃); 液固系统(液体中的固体颗粒);⽓液系统(⽓体中的液滴);液液系统(乳浊液中的微滴)。
⾮均相物系分离的依据: 连续相与分散相具有不同的物理性质(如密度)。
⾮均相物系分离⽅法:机械分离⽅法——按两相运动⽅式的不同分为沉降和过滤。
⾮均相物系的分离⽬的:1、回收有⽤物质，如颗粒状催化剂的回收;2、净化⽓体，如除尘、废液、废⽓中有害物质的清除等。
沉降:在重⼒或离⼼⼒作⽤下，使悬浮在流体中的固体颗粒沿受⼒⽅向与流体发⽣相对运动，与流体分离的过程。
重⼒沉降:利⽤悬浮固体颗粒本⾝的重⼒完成分离的操作。
——分离较⼤的颗粒离⼼沉降:利⽤悬浮的固体颗粒的离⼼⼒作⽤⽽获得分离的操作。
——分离较⼩的颗粒沉降速度公式的应⽤条件:?球形颗粒;?⾃由沉降:颗粒沉降时彼此相距较远，颗粒间互不⼲扰;?忽略容器对颗粒的阻滞作⽤，前提: D/d,100;?颗粒不能太⼩，颗粒不因受流体分⼦运动的影响⽽使沉降速度变⼩。
离⼼沉降原理重⼒沉降速度⼀般很⼩，故设备体积庞⼤。
离⼼沉降速度⼤，可分离较⼩的微粒，且设备的体积可缩⼩。
离⼼沉降分离设备:旋流(旋风或旋液)分离器和沉降离⼼机。
前者的特征:设备静⽌、流体旋转;后者:机器带动流体⼀起旋转。
旋风分离器结构和⼯作原理:含尘⽓体⾼速切向进⼊分离器，在外筒与排⽓管间呈螺旋形旋转向下，到锥底后以相同的旋向折转向上⾄上部排⽓管流出。
夹带的颗粒在螺旋流中均受离⼼⼒作⽤向器壁⽅向抛出，在重⼒作⽤下沿壁⾯下落到排灰⼝。
评价旋风分离器性能的主要指标:分离性能和⽓体的压⼒降旋风分离器的特点:流量⼤、压头低。
(1) ⽓体的膨胀或压缩引起的不可逆机械能损失;(2) ⽓流旋转引起的动能损失;(3) 摩擦阻⼒损失以及各个部位的局部阻⼒损失等。
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思考1：双组分均相物系（A、B）的摩尔分数之和等于多 少？质量分数之和呢？
xA xB 1
wA wB 1
思考2：xA与wA的关系？
xA
wA
/
wA / MA MA wB / MB
wA
xAMA xAMA xBMB
思考3：双组分均相物系中，x与X的关系？w与的 w 关系？
摩尔分数
x A (或y A
)
nA n
摩尔比
X A (或YA）
nA nB
物质的量浓度 cA
nA V
，kmol/m3
混合物总摩尔浓度 c n V
概述
质量分数
wA
mA m
质量比
wA mA mB
质量浓度
A
mA V
，kg/m3
混合物总质量浓度 m
V
对气体，还可以用 pA 表示浓度
《化工原理》电子教案/第八章
《化工原理》电子教案/第八章
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第二节 分子扩散
二．菲克定律
表示扩散方向与浓度梯度方向相反
1855年Fick用与傅立 叶定律类比的方法而 不是用实验方法提出 的。
J A,z
DAB
dcA ----又称菲克第一定律，适用于 dz 双组分体系。
A 在 B 中的扩散系数 m2/s
扩散通量，kmol/m2s
dpA dz
J A,z
DAB
dc A dz
《化工原理》电子教案/第八章
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一．菲克定律
说明： （1）JA,z、 JB,z是相对扩散通量 （绝对扩散通量用NA,z表示）
组分A移走后，出现空位，其他 分子（可能是A也可能是B）将会 补位，若A、B分子量不等，那么 质量中心会局部发生漂移。JA,z、 JB,z是为了使JA,z＋ JB,z＝0而定义的 ，即JA,z、 JB,z是相对于一个移动的 扩散面而定义的扩散通量。
空气+液 汽 氨气— —
Ci
液
液
系统：如 CL
系统：如
蒸 液
馏 液
、 萃
精 馏操 作 取煤焦操作油（含苯酚）
液
— 固系统：如结晶、浸取操作液液萃取 吸收
气气相—（乙固醇系 -水）统 ： 如 干 燥 操 作
乙醇
水
空气
液相（乙醇-水）
水 湿物料
干燥
蒸馏 《化工原理》电子教案/第八章
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x X 1 X
X x 1 x
w w 1 w
w w 1 w
思考4：xA与cA的关系？wA与A的关系？
cA xAc
A wA
《化工原理》电子教案/第八章
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思考5：cA与A的关系？
cA
A
MA
思考6：对理想气体，c与 p的关系？y与p？与p？
cA
nA V
质
离解常数、电离电位
生物学
生物学亲和力、生物学吸附平衡、生物学反应速度常数
《化工原理》电子教案/第八章
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第一节 概述
一、化工生产中的常规分离方法
相界面
水
CG
pG
液相主体
气相主体
pi
液相主体
相界面 Ci
苯
液相主体 传质方向
气 — 液 系统传质 ：方如向 吸收 、 解 吸等 单元 操 作 CL
物理
力学性质 密度、表面张力、尺寸、质量等
如重力沉降、过滤
热力学性质 熔点、沸点、临界点、转变点、蒸汽压、
溶解度、分配系数等。如吸收、精馏
电、磁性质 电导率、介电常数、迁移率、
电荷、淌度、磁化率等
用
输送性质 扩散系数、分子飞行速度
于
分 离 的
反应速度性质
化学
反应速度常数
性
热力学性质 反应平衡常数、化学吸附平衡常数、
对流传质（给质过程） ---发生在湍流流动的流体中， 靠流体微团的脉动进行的。
《化工原理》电子教案/第八章
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第二节 分子扩散
一、分子扩散机理：
靠分子或原子的无规则热运动
A
组分A的扩散量JA,z
JA,z------相对扩散通量，kmol/m2s
B
A
B
A
B BB
B
A A
B
AB B
B
组分B的扩散量JB,z 质量中心面
第八章 小结
2
《化工原理》电子教案/目录
第八章 传质过程导论
分离过程在全厂的设备投资 费和操作费上占很大比重。 对一典型的化工厂，分离设 备的投资占60-70％，分离 过程的能耗约占30％。
动 量 传 递
三 传热 量 传 递
质
量传递
-----在浓度差、温度差、压
力差等推动力作用下，从一处
目录
第八章 传质过程导论
第一节 概述
一、化工生产中的传质过程 二、相平衡 三、相组成的表示方法 四、传质方式
第二节 分子扩散
一、费克定律 二．费克定律的另一种常用形式 三．双组分、一维稳态分子扩散举例
1
《化工原理》电子教案/目录
目录
第三节 对流传质
一、对流传质机理分析 二、膜模型 三、传质模型简介 四、对流传质方程 五、对流传质系数经验式
第一节 概述
二、相平衡---相际间传质的最终状态
两相浓度不变了，达到了 平衡，净传质量为零了。
相界面
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两相 浓度不相等。
▲相平衡属动态平衡
达到相平衡时，传质过程 仍在进行。
气相 A
气相浓度
液相
液相浓度
《化工原理》电子教案/第八章
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第一节
三、相组成的表示方法
组分A的扩散量JA,z A
B
A
B
A
B BA
（2）JA,z＝－ JB,z 由JA,z＋ JB,z＝0可证得。
B
A A
B
A B
B
组分B的扩散量JB,z 质量中心面
A 14/36
pA RT
yA
nA n
pA P
nP c
V RT
A
mA V
M AnA V
pA M A RT
通用气体常数 R 8314J / kmol K
《化工原理》电子教案/第八章
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四．传质方式
第一节 概述
传质的两种方式
分子扩散 ---发生在静止流体、层流流动的流体中，
靠分子运动进行的。
向另一处的转移过程。包括相
分离
均 非
相 均
混合物 相混合
物
内传质和相际传质两类。
利用某种性质 转下页
加 入 另 外 一 种 物 质 作 为分 离 剂
方 法加 入 能 量
加 场 ， 如 浓 度 场 、 温 度场 、 电 场 、 磁 场 等
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《化工原理》电子教案/第八章
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可 被 利
J B,z
DBA
dcB dz
B 在 A 中的扩散系数 m2/s
对二元体系 DA,B＝ DB,A=D
《化工原理》电子教案/第八章
对照：
du
牛顿粘性定律：
dy
傅立叶定律：
1q2/36
t
n
第二节 分子扩散
菲克定律的其它表达形式：
J A,z
cDAB
dxA dz
DAB RT