工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)第十四章傳質(zhì)

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)第十四章傳質(zhì)第一頁，共十一頁，2022年，8月28日14.1概述定義：物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的轉(zhuǎn)移過程。也稱質(zhì)量傳遞。推動力：濃度差傳質(zhì)的兩種基本方式：分子擴散傳質(zhì)和對流傳質(zhì)。在靜止的流體中或在垂直于濃度梯度方向作層流流動的流體中的傳質(zhì)，由微觀分子運動所引起，稱為分子擴散傳質(zhì)。類似于導(dǎo)熱。在流體中由于對流摻混引起的質(zhì)量傳遞，為對流傳質(zhì)。類似于對流換熱。例如：糖塊在溶入水的過程中，如果糖塊是在靜止的水中自然溶解，則是依靠分子隨機運動的分子擴散；如果是用勺或筷子攪拌水而溶解，則是對流傳質(zhì)。第二頁，共十一頁，2022年，8月28日14.2擴散的基本定律一、混合物組成的表示方法1.質(zhì)量濃度ρ：單位體積混合物中某組分的質(zhì)量。2.摩爾濃度c：單位體積混合物中某組分的摩爾數(shù)。第三頁，共十一頁，2022年，8月28日摩爾濃度可表示為：分壓力是指氣體混合物中當(dāng)某組分處在與氣體混合物相同的溫度下，其單獨占據(jù)氣體混合物容積時所形成的壓力，用pi表示，單位為Pa。理想氣體狀態(tài)方程表示分壓力pi，即第四頁，共十一頁，2022年，8月28日(2)斐克（Fick）定律描述分子擴散的通量或速率的方程。式中：mA－組分A的質(zhì)量通量，kg/(m2.s)dρA/dy－組分在傳質(zhì)方向上的質(zhì)量濃度梯度，(kg/m3)/mDAB－組分A向B中的擴散系數(shù)，質(zhì)擴散率，m2/sNA－組分A的摩爾通量，kmol/(m2.s)dcA/dy－組分在傳質(zhì)方向上的摩爾濃度梯度，(kmol/m3)/m

擴散通量正比于濃度梯度。負(fù)號表示擴散朝濃度降低的方向進(jìn)行。第五頁，共十一頁，2022年，8月28日斐克定律動量傳遞熱量傳遞轉(zhuǎn)移率=擴散率×轉(zhuǎn)移推動力第六頁，共十一頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)移過程轉(zhuǎn)移通量擴散率轉(zhuǎn)移特征量轉(zhuǎn)移推動力熱量轉(zhuǎn)移qa動量轉(zhuǎn)移τv質(zhì)量轉(zhuǎn)移NDcpρt（焓）ρu（動量）c（濃度）熱量、動量、質(zhì)量的轉(zhuǎn)移過程中的對應(yīng)量第七頁，共十一頁，2022年，8月28日14.4質(zhì)量和熱量的同時傳遞干濕球溫度計作用：測定濕空氣的相對溫度。濕球濕度的建立受濕球紗布和周圍空氣間的熱、質(zhì)交換的支配。第八頁，共十一頁，2022年，8月28日開始時，濕球紗布的水蒸汽分壓力等于水在濕球溫度下的飽和蒸汽壓力，大于空氣主流的蒸汽分壓力，引起濕球上的水分向空氣蒸發(fā)。由于蒸發(fā)的水分?jǐn)y帶著本身的潛熱進(jìn)入空氣，所以同時出現(xiàn)了濕球向空氣傳遞熱量的現(xiàn)象。這種由于傳質(zhì)而伴隨的換熱稱為潛熱交換。潛熱交換的結(jié)果使?jié)袂驕囟鹊陀谥髁骺諝鉁囟?。在溫差作用下空氣又向濕球傳遞熱量。為了區(qū)別于潛熱交換，把溫差引起的對流換熱量稱為顯熱交換。最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，濕球與空氣間處于無凈熱量交換的動平衡條件下，即水從濕球上蒸發(fā)帶入空氣的熱量，等于空氣通過對流換熱傳遞給濕球的熱量。第九頁，共十一頁，2022年，8月28日14.4質(zhì)量和熱量的同時傳遞

完全干燥的空氣流過濕球濕度計時，顯示的溫度與干球溫度差別很大。