傳質(zhì)過(guò)程基礎(chǔ)課件

1、1.1 傳質(zhì)概論與傳質(zhì)微分方程1.1.1 傳質(zhì)過(guò)程概論第 1 章 傳質(zhì)過(guò)程基礎(chǔ) 1.傳質(zhì)速率與傳質(zhì)通量三、傳質(zhì)的速度與通量傳質(zhì)速率：傳質(zhì)靜止平面kg /s單位時(shí)間傳遞物質(zhì)的量kmol /s傳質(zhì)通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積傳遞物質(zhì)的量kg /(m2s)kmol /(m2s)質(zhì)量速率摩爾速率質(zhì)量通量摩爾通量速度濃度 通量 質(zhì)量通量摩爾通量速度 ( m/s) ( m/s) (kmol/m3)(kg/m3)濃度 kg /(m2s) kmol/(m2s)通量三、傳質(zhì)的速度與通量 2.傳質(zhì)速度的表示方法 設(shè)系統(tǒng)由 A、B兩組分組成，在傳質(zhì)過(guò)程中各組分均以不同的速度運(yùn)動(dòng)，各組分的運(yùn)動(dòng)是由分子擴(kuò)散和主體流動(dòng)兩部分組

2、成。傳質(zhì)三、傳質(zhì)的速度與通量A 組分?jǐn)U散B 組分?jǐn)U散混合物主體流動(dòng)3.5 傳質(zhì)理論有效膜理論 kD 定態(tài)溶質(zhì)滲透理論 kD0.5 非定態(tài)表面更新理論 kD0.5非定態(tài)實(shí)際 kD?降膜式 k實(shí)測(cè)D0.674 相際傳質(zhì)步驟：氣相界面 界面溶解 界面液相4.1 相際傳質(zhì)速率方程氣相 NA=ky(y-yi)界面相平衡 yi=mxi液相 NA=kx(xi-x)消去xi, yi總傳質(zhì)系數(shù)同樣NA=Kx(xe-x) , 有什么條件？ 4.2 阻力控制總阻力當(dāng) 時(shí)，氣相阻力控制 Kyky， Kxmky ，yiye例如，水吸收NH3,HCl (易溶)當(dāng) 時(shí)，液相阻力控制 Kykx/m， Kxkx ，xixe 例

3、如，水吸收H2,CO2,O2 (難溶)傳質(zhì)的速度傳質(zhì)uAuBudAudBuf組分A總傳質(zhì)速度（絕對(duì)速度）混合物移動(dòng)速度（主體流動(dòng)速度）組分A分子擴(kuò)散速度（擴(kuò)散速度）靜止平面三、傳質(zhì)的速度與通量各速度的關(guān)系為 即絕對(duì)速度擴(kuò)散速度主體流動(dòng)速度三、傳質(zhì)的速度與通量 (1)以絕對(duì)速度表示的傳質(zhì)通量組分A的總質(zhì)量通量組分B的總質(zhì)量通量kg /(m2s)kg /(m2s) 3.傳質(zhì)通量的表示方法 總傳質(zhì)通量三、傳質(zhì)的速度與通量混合物的總質(zhì)量通量由此可得質(zhì)量平均速度的定義式為三、傳質(zhì)的速度與通量組分A的總摩爾通量組分B的總摩爾通量kmol/(m2s)kmol/(m2s)三、傳質(zhì)的速度與通量混合物的總摩爾通量

4、由此可得摩爾平均速度的定義式為三、傳質(zhì)的速度與通量 (2)以擴(kuò)散速度表示的傳質(zhì)通量擴(kuò)散速度udA = uA uf udB = uB uf 混合物的主體流動(dòng)速度即為平均速度u uf （um uf ） 擴(kuò)散通量三、傳質(zhì)的速度與通量udA = uA u 組分A的擴(kuò)散速度udA = uA um udB = uB u 組分B的擴(kuò)散速度udB = uB um 質(zhì)量基準(zhǔn)摩爾基準(zhǔn)質(zhì)量基準(zhǔn)摩爾基準(zhǔn)三、傳質(zhì)的速度與通量組分A的擴(kuò)散質(zhì)量通量組分B的擴(kuò)散質(zhì)量通量kg /(m2s)kg /(m2s)三、傳質(zhì)的速度與通量組分A的擴(kuò)散摩爾通量組分B的擴(kuò)散摩爾通量kmol/(m2s)kmol/(m2s)三、傳質(zhì)的速度與通量設(shè)

5、組分A通過(guò)組分B擴(kuò)散A、B兩組分混合物組分B通過(guò)組分A擴(kuò)散三、傳質(zhì)的速度與通量由費(fèi)克第一定律三、傳質(zhì)的速度與通量(3)以主體流動(dòng)速度表示的傳質(zhì)通量 組分A的主體流動(dòng)質(zhì)量通量組分B的主體流動(dòng)質(zhì)量通量主體流動(dòng)通量三、傳質(zhì)的速度與通量組分A的主體流動(dòng)摩爾通量組分B的主體流動(dòng)摩爾通量三、傳質(zhì)的速度與通量4.各傳質(zhì)通量間的關(guān)系由故三、傳質(zhì)的速度與通量由故三、傳質(zhì)的速度與通量費(fèi)克第一定律通用表達(dá)式組分的總傳質(zhì)通量分子擴(kuò)散通量主體流動(dòng)通量三、傳質(zhì)的速度與通量主體流動(dòng)現(xiàn)象示例：用水吸收空氣 中的氨相界面氣相（AB）液相 S主體流動(dòng) 在多組分系統(tǒng)中，各組分在進(jìn)行分子擴(kuò)散的同時(shí)其微團(tuán)常處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主體流動(dòng)現(xiàn)象。三

6、、傳質(zhì)的速度與通量1.1 傳質(zhì)概論與傳質(zhì)微分方程1.1.1 傳質(zhì)過(guò)程概論第 1 章 傳質(zhì)過(guò)程基礎(chǔ)1.1.2 傳質(zhì)微分方程一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)1.質(zhì)量守恒定律表達(dá)式微分質(zhì)量衡算（x, y, z）流體微元采用歐拉方法推導(dǎo)邊長(zhǎng) 、 、體積質(zhì)量輸入流體微元的質(zhì)量速率反應(yīng)生成的質(zhì)量速率+輸出流體微元的質(zhì)量速率=+流體微元內(nèi)累積的質(zhì)量速率 （輸出 輸入）（累積）（生成）= 0根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可得出以下衡算式一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)2.各項(xiàng)質(zhì)量速率的分析(1)輸出與輸入流體微元的質(zhì)量流率差 設(shè)在點(diǎn)（x、y、z）處質(zhì)量通量流體的質(zhì)量平均速度一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)輸入的總質(zhì)量流率輸出的總質(zhì)量流率輸出與輸入流體

7、微元的質(zhì)量流率差組分 A 沿 x 方向一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)y方向的質(zhì)量流率差z 方向的質(zhì)量流率差一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo) 三個(gè)方向上的總質(zhì)量流率差一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo) (2)流體微元內(nèi)累積的質(zhì)量速率設(shè)組分A的質(zhì)量濃度為A 流體微元中任一瞬時(shí)組分A的質(zhì)量為質(zhì)量累積速率為一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo) (3)反應(yīng)生成的質(zhì)量速率 設(shè)系統(tǒng)內(nèi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，單位體積流體中組分A的生成質(zhì)量速率為rA kg/(m3s) 反應(yīng)生成的質(zhì)量速率 = 當(dāng)A為反應(yīng)物rA為負(fù)當(dāng)A為產(chǎn)物rA為正一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)3.通用的傳質(zhì)微分方程將各項(xiàng)質(zhì)量速率代入質(zhì)量守恒定律表達(dá)式，得一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)展開(kāi)可得一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)即由費(fèi)克第一定律一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)代入整理得寫(xiě)成向量形式通用的傳質(zhì)微分方程一、傳質(zhì)微分方程的推導(dǎo)若以摩爾平均速度um為基準(zhǔn)推導(dǎo)，同樣可得寫(xiě)成向量形式 組分A的摩爾生成速率，kmol/(m3s)一、傳質(zhì)微分