第八章 传质过程导论.ppt

2．单向扩散
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所谓单向扩散是指组分 A 通过停滞（或不扩散）组分 B 的分子扩散。
特点：N B,z 0
J A,z J B,z 常数
传质方程化简为： N A,z J A,z xANz
NB=0
NA A
相界面
单向扩散
15 March 2021
第八章 传质过程导论
绝对扩散通量NA、 NB、N 相对于静止面的传质速 率，kmol / m2 s
A 在 B 中的扩散系数 m2/s
相界面 气相
扩散通量，kmol/m2s
费克定律的其它表达形式：
J A,z
cDAB
dxA dz
DAB
d pA RT DAB
dz
RT
dpA dz
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液相 传质方向
第八章 传质过程导论
说明：（1）JA,z是相对扩散通量 （绝对扩散通量用NA,z表示） （2）DA,B是物性之一
DA,B f ( p,T , x)
DA,B（气）10-5m2/s DA,B（液）10-9m2/s DA,B（固）<10-10m2/s
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第八章 传质过程导论
二 一维稳定分子扩散
1．等摩尔相互扩散
特点： N A,z N B,z 常数
J A,z J B,z 常数
DAB
wA
xAM A
xAM A xBM B
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第八章 传质过程导论
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 1 x
w w 1 w
w w 1 w
4．xA 与 cA 的关系？wA 与 CA 的关系？
cA xAc
CA wAC
5．cA 与 CA 的关系？
N A,z cAvA,z
NB,z cBvB,z
N z cvM ,z N A,z N B,z
相对扩散通量JA、 JB 相对于运动面（以摩尔平均速度运动）
的传质速率，kmol/ m2 s
vM,z
(vA,z- vM,z )
vA,z
静止面
J A,z cA vA,z vM ,z
J B,z cB vB,z vM ,z
第八章 传质过程导论
第一节 概述 第二节 扩散原理 第三节 流体与界面间的传递 第四节 质量、热量、动量传递之间的关系—
三种传递间的类比 第五节 传质设备简介
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第八章 传质过程导论
第一节 概述
一 化工生产中传质过程
物质从一个相到另一个相的转移称为传质. 化工生产中常见的传质过程有:吸收、气体的减湿、液
dcA dz
DBA
dcB dz
dCA dCB
dz
dz
DAB DBA D
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NB
B
NA A
相界面
等摩尔相互扩散
第八章 传质过程导论
费克定律化简为： N A,z
J A,z
D
dcA dz
边界条件： z z1, cA cA1 z z2 , cA cA2
NA,z
z2 z1
在 z1, cA1 ， z, cA 范围内积分得：
D
N A,z z z1 cA1 cA
D
RT z z1
pA1 pA
z
cA1 cA z z1 cA1 cA2 z2 z1 pA1 pA z z1 pA1 pA2 z2 z1
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相界面
水
pi 液相主体
传质方向 Ci
CL 空气+氨气
吸收
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三、相组成的表示方法
摩尔分率(数)
x A (或y A )
nA n
质量分率(数)
wA
mA m
摩尔比
X
A (或YA）
nA nB
质量比
wA mA mB
量(摩尔)浓度
cA
nA V
混合物总摩尔浓度 c
，kmol/m3 质量浓度 C
干燥
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煤焦油（含苯酚） 液液萃取
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二、相平衡—相际间传质的最终状态
与热平衡不同之处：
▲达到相平衡时，一般两 相浓度不相等。
▲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，因此属动态平 衡。
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pG 气相主体
乙醇
水
相界面 pi Ci
水 液相主体
传质方向 CL
液相（乙醇-水）
空气+氨气
吸收
蒸馏
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分离
均 非
相 均
混合 相混
物 合
物
CG
加入另外一种物质作为 分离剂
方法加入能量
液相主体
加场，如浓度场、温度 场、电场、磁场等
相界面 Ci
空气
苯
液相主体 传质方向
CL
水 湿物料
cA
CA MA
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6．对理想气体，c 与 p 的关系？y 与 p？C 与 p？
cA
nA V
pA RT
c n P V RT
yA
nA n
pA P
CA
mA V
M AnA V
pAM A RT
通用气体常数 R 8314J / kmol K
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dz
D
C A2 C A1
dcA
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NB
B
NA A
相界面
等摩尔相互扩散
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D
N A,z z2 z1
cA1 cA2
cA1 cA2 z D
推动力 阻力
CA1
或NA,z
cD z2 z1
yA1 yA2
RT
D z2 z1
pA1 pA2
CA2 相界面
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第二节 扩散原理
一 基本概念和费克定律
分子扩散：静止的或层流流动的流体中，
传质方式对流传质：在靠湍分流子流运动中动，来进行传质的方式。
靠流体质点的脉动来进行传质的方式。
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第八章 传质过程导论
费克定律
表示扩散方向与浓度梯度方向相反
J A,z
DAB
dcA dz
n 混合物总质量浓度
ACmVmA
，kg/m3
V
V
对气体，还可以用 pA 表示浓度。
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第八章 传质过程导论
思考： 1．双组分均相物系（A、B）的摩尔分率之和等于多少？ 质量分率之和呢？
xA xB 1 wA wB 1
2．xA 与 wA 的关系？
xA
wA
/
wA / M A M A wB / M B
-液萃取、固-液萃取、结晶、吸附、干燥、精镏等。
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第八章 传质过程导论
气 — 液系统：如吸收、解吸等单元操作
液 汽
— —
液系统 液系统
： ：
如 如
蒸 液
馏 、 精 馏操 作 液 萃 取 操作
pG
液 — 固系统：如结晶、浸取操作
气相主体
气 — 固系统：如干燥操作
气相 （乙醇-水）