传热和传质基本原理 第三章 传质理论

(*)
f f ~u f ui u u f ( c u c f ) 0 ~ ~~ ~~ (1 Cr )c j j i jk k x j x j
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Thus the last equation can be simplified as: f f 1 c ~~ uk c jk x j ij can be written as a function of Ddis
传热传质理论
（Heat and Mass Transfer Theory）
主讲：左然教授 徐谦博士
第三章 传质理论
§3-1 概述
在材料加工、化工、冶金、低温工程、空间技术 等领域中，质量传输是很重要的过程。 许多加工工艺的单元操作，如加热、溶解、焊接、 表面热处理等，也都涉及传质过程。
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（5） 温度对扩散系数的影响
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§3-6 流体和多孔介质中的扩散和扩散 系数
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多孔介质中的弥散传质
The origin of dispersion（弥散）
Physically, a non-constant advecting velocity occurs in porous media with disturbance near pore wall. Parts of the material are carried faster than others, so that the distribution gets stretched and distorted. This results in sharp gradients perpendicular to the flow, which diffusion can then iron out. The combination of a shearing advection velocity with weak diffusion can lead to quite effective mixing.
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8.2. 相平衡与吸收过程的关系
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8.2. 相平衡与吸收过程的关系
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8.2. 相平衡与吸收过程的关系
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8.3. 在气相与液相之间的传质
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Theoretical analyses
Volume average
1 dV V Vf
Intrinsic average
f 1 Vf
f
dV
Vf
f
1 V

u j x j
~

~ f ~ 1 ~ p ui u j f f ui ~ ~~ c ( ( )) Cr u j c f xi xi x j xi x j
~ ~ c ui f ~~ ~~ Df ) jk uiu j f uk c f x j x j

K
ui f b 2 (uk f uk f ) 0.5 ui f
~ ~ Dc ~ f ~ c u c f ) D c a f h f (c f c s ) ~ ~~ (u j c u j j f Dt x j x j x j
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Volume-averaged macroscopic GEs
u j f x j 0
f ui f ui f u j 1 p f u j f ui f ( ) t x j f xi x j x j x i
f f 1 ui u j ij Ddis | u f |2
Equation (*) now can be written as: ~ ~ c ui f 1 ~~ f ~ ~ f Df ) uiu j u j c ) x j x j Ddis
ui (u f f ( ), 0, 0) c cw (c f cw ) g ( )
1 Vf
ui u j Aini ( ( x j xi ))n jdA p
c f c f D f ~~ ( u j f c f ) (D f c n jdA u j c f ) t x j x j x j V Aini 1 V c Aini D f x j n jdA
Aint
dA
Microscopic governing equations
0
Schematic of a porous media
ui 1 p ui u j u j ui ( ) t x j xi x j x j xi
c c u jc (Df ) t x j x j x j
传质现象的八种形式:
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 浓度梯度引起的分子扩散 温度梯度引起的热扩散 压力梯度引起的压力扩散 除重力外的其它外力引起的强迫扩散 强迫对流传质 自然对流传质 紊流传质 相际传质
R.B. Bird, Theory of Diffusion, Adv. Chem. Eng., 1956 (1) 170.
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§3-2 质量传输方式、浓度、物质流
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§3-3 Fick第一定律
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§3-4 Fick第二定律
来自百度文库22
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§3-5 固体中的扩散和扩散系数
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（4） 化学势驱动下的扩散系数
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where
D u j f Dt t x j
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Note the relationship
~~ ~ ~ Dui c ~ Dui ~ Dc c ui Dt Dt Dt f f ~~ ~ ~ D ui c f ~u f ui u u f c ) D c ui ) f ~ ~~ ( c j j i f Dt x j x j x j x j ~ ~ 1 ~ p ui u j f ~ c ( ( )) 0 f xi xi x j xi
where Ddis can be determined.
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§3-7 对流传质
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§3-8 相际传质
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The solubility of gas in the liquid
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自由度 F 是当系统为平衡状态时，在不改变相的 数目情况下，可独立改变的因素（如温度和压力）。
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8.1. 平衡溶解度
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这三个表达式的本质是一致的
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亨利定律的适用范围：
(4) 溶质遵守亨利定律；而溶剂遵守
拉乌尔定律。
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8.2. 相平衡与吸收过程的关系
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8.2. 相平衡与吸收过程的关系
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8.2. 相平衡与吸收过程的关系
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Subtracting the volume-averaged equations from the microscopic equations reads the spatial deviation: ~ u j 0 x j
~ ~ ~ Dui ui u j ~ 1 ~ p ~~ (u j ui f ui u j ) ( ) Dt x j f xi x j x j x i