化工原理第五章

理想气体扩散：
由：
JA
D AB
dc A dz
cA
pA RT
dc A
dp A RT
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JA
DAB RT
dp A dz
三、等摩尔反向扩散
1、假设：温度，总压均恒定且相同 连续稳定过程且无主体流动
P、T一定，则任一时间，任一截面 ，有：
nA nB p pA pB J A JB
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JA
DAB RT
dp A dz
JB
DBA RT
dpB dz
由总压恒定知
dpA dpB dz dz
DAB DBA
由A、B两种气体所构成的混合物中，A与B的扩散系数相等。
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2、传质速率
在任一固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的A
物质量，称为A的传质速率，以NA表示。等分子反向扩散 过程，有：
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二、分子扩散与费克定律
1、分子扩散
推动力：浓度差
阻力：扩散距离、分子特性、介质特性、P、T、
2、费克定律（描述分子扩散现象的基本规律）
JA
D AB
dc A dz
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费克定律与傅里叶定律、牛顿粘性定律相似，与傅里叶定 律不同之处在于导热过程介质相对静止，而扩散过程分子 迁移。
第六章 吸收
第三节 传质机理与吸收速率
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一、吸收——传质过程
气相对流传质 单相传质过程
相界面传质
液相对流传质
在气相或液相中的物质传递 分子扩散：流体内部某一组分存在浓度差，因微观的分子热 运动时组分从浓度高处传递到较低处。
湍流扩散（涡流扩散）：流体流动或搅动时，质点的宏观运 动，是组分从浓度高处想低处移动。
五、分子扩散系数
分子扩散系数：单位浓度梯度下的扩散通量，单位m2/s D JA dc A dz
D—反映了某组分在一定介质（气相或液相）中的扩散能 力，是物质特性常数之一，与物系特性、P、T有关。
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六、单相内对流传质
对流传质包括分子扩散和湍流扩散（涡流扩散）
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组分A
NA
JA
N AM
JA
pA pB
N BM
N BM J B J A
NA
J A 1
pA pB
D RT
1
pA pB
dp A dz
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NA
D RTz
P pB2 pB1 ln pB2
( p A1 p A2 )
D RTz
P pBm
( pA1 pA2 )
p B1
漂流因子
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界面附件气体总压略低于气相总体压 力，因此产生总体移动现象
达到传质稳定时，即存在等摩尔反向扩散，又存在整体移动
： N A J A N AM
J B N BM J A J B
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N M N AM N BM N AM N M x A N BM N M xB
N AM x A p A N BM xB pB
NA KX (X *X)
1 1 1 K X k X mkY
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1 1 1 KG kG HkL
1 1m KY kY k X
1 H1 KL kG kL 1 1 1 K X k X mkY
即总阻力=气膜阻力+液膜阻力
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4.传质速率方程的分析
1）溶解度很大时的易溶气体, H很大
NA
J
A
D
dcA dz
D dpA RT dz
分离变量并进行积分，积分限为：
z1 0
pA pA1
z2 z
pA pA2
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NA
0z dz
D RT
PA 2
pA1
dp
A
NAz
D RT
(
pA2
p A1 )
传质速率为：
NA
D zRT
( pA2
p A1 )
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四、单向扩散
Y
pA
P 1Y
代入N A KG ( p A p A*)
NA
K
G
(
ห้องสมุดไป่ตู้
P
1
Y
Y
P Y* ) 1Y *
pA*
P
1
Y* Y
*
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NA
KG P (Y (1 Y )(1 Y*)
Y*)
令
(1
KG P Y )(1
Y *)
KY
N A KY (Y Y*)
1 1 m KY kY kx
b）以 (X * X ) 表示总推动力的吸收速率方程式
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3.用摩尔比浓度为总推动力的吸收速率方程式 适用条件：溶质浓度很低时 a）以 (Y Y*) 表示总推动力的总吸收速率方程式
据分压定律 pA Py
y Y 1Y
1 1 1 KG kG HkL
1 1 KG kG
即KG kG
——气膜控制
2）溶解度很小时的难溶气体，H很小
1 H1 KL kG kL
H 1 kG kL
1 1 KL kL
——液膜控制
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