8传质过程导论
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Ci mi V M ini V M i Pi RT
摩尔分数 yi ni n Pi P
化
工
气体混合物的摩尔比
原 理
Y nA nB PA PB
气体混合物的质量比
mA mB nAM A nB M B PAM A PBM B
2020年12月3日星期四
Section 2 扩散原理（ Diffusion ）
①传质步骤
a、溶质A由气相主体到相界面，气相内传递；
b、溶质A在相界面上溶解，溶解过程；
c、溶质A自相界面到液相主体，液相内传递。
②平衡状态
传热：温度处处相等
化
传质：虽然各相内主体浓度相等，但界面附近区
工 原 理
域的浓度不相等；理想假设：气液界面浓度服从 亨利定律Pi=Ci/H
③衡量单位
传热：K或℃ 传质：浓度或组成的单位复杂
ΔC、Δx
2020年12月3日星期四
蒸馏过程（Distillation）
相界面
液相
气相
分离依据
A+B
A+B
利用液相各组分
的挥发度差异
化
A
工
原
理
精馏 B
传质推动力
ΔP、ΔC Δy 、Δx
2020年12月3日星期四
吸附和干燥过程（Distillation＆Dry）
相界面
气液相
固相
A+B
C
A
化 工
吸附
Kg/m3
摩尔浓度
ci
ni V
Kmol/m3
浓度与其他组成的关系
化 工
m V mi V Ci
原
理
Ci mi V imT V i
极稀溶液
ci ni V xinT V xic
c n V S MS
2020年12月3日星期四
对于气体混合物（理想气体）
摩尔浓度 质量浓度
ci ni V Pi RT c n V P RT
一、基本概念和Fick定律 1、分子扩散（molecular diffusion)
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。
化 工 原 理
AA B
A
A
B
B
BA
BB
B
Ⅰ
A B
A
A
A
B A
A B
A
A A
B B
AB A
AB B
原 理
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
dcA —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m；
dz
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。
2020年12月3日星期四
对理想气体，常用分压梯度来表示
cA
pA RT
如果沿传质Z方向无温度梯度变化，即 T 0 z
气相
相界面 液相
分离依据
A+B
A+S
利用不同气相组份在液
相溶剂中的溶解度差异，
进行选择性的吸收
化
A
工
吸收
原
理
A
脱收
传质推动力
ΔP、ΔC Δy 、Δx
2ห้องสมุดไป่ตู้20年12月3日星期四
萃取过程（Extraction）
液相 A+B
相界面
液相 A+S
化
工
原
A
理
萃取
分离依据
利用液相各组分在溶 剂中的溶解度差异
传质推动力
2020年12月3日星期四
Section 1 概 述
一、化工生产中的传质过程
动量传递
单
元
操 热量传递
化 工
作
原 理
质量传递
流体输送、机械分离、 沉降、流态化等
加热、冷却、蒸发等
吸收、蒸馏、萃取、吸 附、干燥、膜分离等
均相中，溶质由一相转移到另一相的过程。
2020年12月3日星期四
吸收过程（Absorption）
B A B
Ⅱ
2020年12月3日星期四
2、Fick定律
1）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)。
2）Fick定律：对双组分体系，在稳态下组分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
DAB
dcA dz
化 工
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2·s）；
子沿扩散方向移去后，留下的空位由其他分子 填空。
化 工 原
B、对JA的定义是通过“分子对称”的截面：既 有一个净A分子通过这截面，也有相等的净B 分子反方向通过同一截面，填补A的净空位。
理 C、分子对称面在空间上既可以是固定，也可以
化工原理 Principal of Chemical Engineering
化工原理教研室
Chemical Engineering Teaching&Research Section
2020年12月3日星期四
第八章 传质过程导论 Chapter 8 Introduction of Mass Transfer Process
2020年12月3日星期四
二、相组成的表示方法
1、质量分数和摩尔分数
A、质量分数ωi：组分i的质量占总质量的分率或百分率
i
mi mT
mT mi i 1
化 工
B、摩尔分数xi：组分i的摩尔数与混合物总摩尔数之比
原 理
xi
ni nT
nT ni
xi 1
物系是气相时，习惯用yi来代表气相摩尔分数，关系同上
原
理A
脱附
吸附过程
相界面
固相 A+B
A
气相 C+A 干燥
A
热量
干燥过程
2020年12月3日星期四
传质过程（吸收）的共性
气相
PG
相界面
化 气相传质 Pi
工 原
Ci
理
主体
溶解
液相
溶质由气相主体
ΔP 向气液相界面的
扩散推动力
液相传质
CL ΔC
溶质由气液相界 面向液相主体的 扩散推动力
主体
2020年12月3日星期四
化 工
JA
DAB RT
dpA dz
Fick定律
dCA 1 dpA dz RT dz
原
理 ❖ 试分析与Fourier’s Law、Newton’s Viscosity Law的区别及
联系。
dQ dA t
n
du
dy
2020年12月3日星期四
几点说明：
A、与导热不同，分子扩散的特点是：当一个分
2020年12月3日星期四
C、之间的关系
ni
mi Mi
i mT
Mi
nT
ni
i mT
Mi
xi
ni nT
i mT
Mi
i mT i
Mi
Mi
i
Mi
化
工 原
mi ni Mi xi Mi nT mT ni M i xi M i nT
理
i xi M i nT xi M i nT xi M i xi M i
2020年12月3日星期四
2、质量比和摩尔比
常在双组分体系中用质量比或摩尔比来代表组成关系
质量比
mi
mj
摩尔比
X ni nj
mi m j i
化
mT mT j 1
工
原 理
同理 1
X x 1 x
x X 1 X
2020年12月3日星期四
3、浓度：单位体积物质量
质量浓度
Ci
mi V
摩尔分数 yi ni n Pi P
化
工
气体混合物的摩尔比
原 理
Y nA nB PA PB
气体混合物的质量比
mA mB nAM A nB M B PAM A PBM B
2020年12月3日星期四
Section 2 扩散原理（ Diffusion ）
①传质步骤
a、溶质A由气相主体到相界面，气相内传递；
b、溶质A在相界面上溶解，溶解过程；
c、溶质A自相界面到液相主体，液相内传递。
②平衡状态
传热：温度处处相等
化
传质：虽然各相内主体浓度相等，但界面附近区
工 原 理
域的浓度不相等；理想假设：气液界面浓度服从 亨利定律Pi=Ci/H
③衡量单位
传热：K或℃ 传质：浓度或组成的单位复杂
ΔC、Δx
2020年12月3日星期四
蒸馏过程（Distillation）
相界面
液相
气相
分离依据
A+B
A+B
利用液相各组分
的挥发度差异
化
A
工
原
理
精馏 B
传质推动力
ΔP、ΔC Δy 、Δx
2020年12月3日星期四
吸附和干燥过程（Distillation＆Dry）
相界面
气液相
固相
A+B
C
A
化 工
吸附
Kg/m3
摩尔浓度
ci
ni V
Kmol/m3
浓度与其他组成的关系
化 工
m V mi V Ci
原
理
Ci mi V imT V i
极稀溶液
ci ni V xinT V xic
c n V S MS
2020年12月3日星期四
对于气体混合物（理想气体）
摩尔浓度 质量浓度
ci ni V Pi RT c n V P RT
一、基本概念和Fick定律 1、分子扩散（molecular diffusion)
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。
化 工 原 理
AA B
A
A
B
B
BA
BB
B
Ⅰ
A B
A
A
A
B A
A B
A
A A
B B
AB A
AB B
原 理
DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。
dcA —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m；
dz
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。
2020年12月3日星期四
对理想气体，常用分压梯度来表示
cA
pA RT
如果沿传质Z方向无温度梯度变化，即 T 0 z
气相
相界面 液相
分离依据
A+B
A+S
利用不同气相组份在液
相溶剂中的溶解度差异，
进行选择性的吸收
化
A
工
吸收
原
理
A
脱收
传质推动力
ΔP、ΔC Δy 、Δx
2ห้องสมุดไป่ตู้20年12月3日星期四
萃取过程（Extraction）
液相 A+B
相界面
液相 A+S
化
工
原
A
理
萃取
分离依据
利用液相各组分在溶 剂中的溶解度差异
传质推动力
2020年12月3日星期四
Section 1 概 述
一、化工生产中的传质过程
动量传递
单
元
操 热量传递
化 工
作
原 理
质量传递
流体输送、机械分离、 沉降、流态化等
加热、冷却、蒸发等
吸收、蒸馏、萃取、吸 附、干燥、膜分离等
均相中，溶质由一相转移到另一相的过程。
2020年12月3日星期四
吸收过程（Absorption）
B A B
Ⅱ
2020年12月3日星期四
2、Fick定律
1）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)。
2）Fick定律：对双组分体系，在稳态下组分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
DAB
dcA dz
化 工
JA——组分A扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2·s）；
子沿扩散方向移去后，留下的空位由其他分子 填空。
化 工 原
B、对JA的定义是通过“分子对称”的截面：既 有一个净A分子通过这截面，也有相等的净B 分子反方向通过同一截面，填补A的净空位。
理 C、分子对称面在空间上既可以是固定，也可以
化工原理 Principal of Chemical Engineering
化工原理教研室
Chemical Engineering Teaching&Research Section
2020年12月3日星期四
第八章 传质过程导论 Chapter 8 Introduction of Mass Transfer Process
2020年12月3日星期四
二、相组成的表示方法
1、质量分数和摩尔分数
A、质量分数ωi：组分i的质量占总质量的分率或百分率
i
mi mT
mT mi i 1
化 工
B、摩尔分数xi：组分i的摩尔数与混合物总摩尔数之比
原 理
xi
ni nT
nT ni
xi 1
物系是气相时，习惯用yi来代表气相摩尔分数，关系同上
原
理A
脱附
吸附过程
相界面
固相 A+B
A
气相 C+A 干燥
A
热量
干燥过程
2020年12月3日星期四
传质过程（吸收）的共性
气相
PG
相界面
化 气相传质 Pi
工 原
Ci
理
主体
溶解
液相
溶质由气相主体
ΔP 向气液相界面的
扩散推动力
液相传质
CL ΔC
溶质由气液相界 面向液相主体的 扩散推动力
主体
2020年12月3日星期四
化 工
JA
DAB RT
dpA dz
Fick定律
dCA 1 dpA dz RT dz
原
理 ❖ 试分析与Fourier’s Law、Newton’s Viscosity Law的区别及
联系。
dQ dA t
n
du
dy
2020年12月3日星期四
几点说明：
A、与导热不同，分子扩散的特点是：当一个分
2020年12月3日星期四
C、之间的关系
ni
mi Mi
i mT
Mi
nT
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xi
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i mT
Mi
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Mi
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理
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2020年12月3日星期四
2、质量比和摩尔比
常在双组分体系中用质量比或摩尔比来代表组成关系
质量比
mi
mj
摩尔比
X ni nj
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化
mT mT j 1
工
原 理
同理 1
X x 1 x
x X 1 X
2020年12月3日星期四
3、浓度：单位体积物质量
质量浓度
Ci
mi V