第八章-傳質(zhì)過程導(dǎo)論課件-002

第八章傳質(zhì)過程導(dǎo)論

Introductionof

MassTransferContent概述Introduction1擴(kuò)散原理Diffusion2流體界面間的傳質(zhì)Turbulentdiffusion3傳質(zhì)設(shè)備簡介Equipments4分類：相內(nèi)傳質(zhì)和相際傳質(zhì)。

目的：分離均相混合物。實(shí)現(xiàn)方法：加入分離劑，加入能量，加入場8.1.1傳質(zhì)過程定義物質(zhì)在濃度差、溫度差、壓力差等推動(dòng)力作用下，從一處向另一處的轉(zhuǎn)移。

8.1.2化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)

吸收adsorption←→脫吸desorption(第九章)蒸餾distillation←→蒸餾(第十章)萃取exaction←→萃取(第十二章)干燥drying←→增濕(第十三章)吸附absorption，結(jié)晶crystallizaiotn，浸取leaching，離子交換ionexchange，膜分離membraneseparation…(第十四章)逆過程

相界面pG氣相主體pi液相主體

CiCL吸收傳質(zhì)方向空氣+氨氣水8.1.2化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)

氣相(乙醇-水)乙醇水液相(乙醇-水)蒸餾概念、原理、流程、計(jì)算、設(shè)備8.1.2化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)過程的方向與極限：相平衡phaseequilibrium過程速率：傳質(zhì)速率=傳質(zhì)推動(dòng)力/傳質(zhì)阻力

8.1.3相組成的表示方法

1.質(zhì)量分率massfraction，wi:∑wi=1摩爾分率molefraction，xi(液相)/yi(氣相)計(jì)算基準(zhǔn)：惰性組分的量或質(zhì)量2.質(zhì)量比w與摩爾比X(液相)/Y(氣相)雙組分物系

8.1.3相組成的表示方法

3.濃度concentration：質(zhì)量濃度Ci物質(zhì)的量濃度ci★☆理想氣體物系：Content概述

Introduction1擴(kuò)散原理

Diffusion2流體界面間的傳質(zhì)Turbulentdiffusion3傳質(zhì)設(shè)備簡介Equipments48.2.1基本概念傳質(zhì)機(jī)理：

分子擴(kuò)散：分子無規(guī)則熱(微觀)運(yùn)動(dòng)造成的擴(kuò)散發(fā)生在靜止或傳質(zhì)垂直方向?qū)恿髁黧w中

～熱傳導(dǎo)

對(duì)流傳質(zhì)：流體質(zhì)點(diǎn)的湍流和漩渦引起的擴(kuò)散發(fā)生在湍流流體中，強(qiáng)度更大

～對(duì)流傳熱

擴(kuò)散通量JA，flux；傳質(zhì)通量NA；相界面interface8.2.2菲克定律Fick’sLaw前提：無反應(yīng)，T、P恒定，二元物系。起因：濃度差“-”:傳質(zhì)方向與濃度梯度方向相反DAB:擴(kuò)散系數(shù)，物性常數(shù)，m2/sJA：擴(kuò)散通量，kmol/m2s

：濃度梯度，指向濃度增加的方向。費(fèi)克定律的其它表達(dá)形式：相界面氣相液相傳質(zhì)方向雙組分混合物，在總濃度(氣相也可說總壓)各處相等的前提下，有:8.2.2菲克定律Fick’sLaw傳質(zhì)與傳熱區(qū)別:分子占據(jù)體積→→“分子對(duì)稱面”⑴等摩爾相互擴(kuò)散Equimolar(counter)diffusion無凈物流N=0，無主體流動(dòng)組分A的濃度分布為直線對(duì)氣相(理想氣體)8.2.3一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散NBBA相界面等摩爾相互擴(kuò)散NA僅分子擴(kuò)散一種傳質(zhì)機(jī)制⑵單向擴(kuò)散One-way(component)diffusion8.2.3一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散

分子擴(kuò)散：JA=-JB。

主/總體流動(dòng)：A進(jìn)入液相而B補(bǔ)充空位反向擴(kuò)散離開界面，界面總壓低于氣相主體，混合氣體向界面流動(dòng)，Nb。總體流動(dòng)bulkflowofthemixture≠凈物流netflow但總體流動(dòng)速率Nb=凈物流速率N擴(kuò)散：單組分A或B的流動(dòng)——總體流動(dòng)：混合物總體的宏觀流動(dòng)⑵單向擴(kuò)散8.2.3一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散濃度分布為對(duì)數(shù)氣相：NB=0A相界面單向擴(kuò)散NA⑵單向擴(kuò)散8.2.3一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散～～組分A通過停滯(或不擴(kuò)散)組分B的分子擴(kuò)散

漂流因子：總體流動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)組分A傳質(zhì)的影響，>1總體流動(dòng)加速A的傳質(zhì)，而阻礙B的傳質(zhì)漂流因子↑，總體流動(dòng)越利于A傳質(zhì)若cA很小，漂流因子≈1，總體流動(dòng)可忽略總結(jié)：⑴等摩爾相互擴(kuò)散：工業(yè)實(shí)例——精餾無凈物流N=0，NA=JA，NB=JB，JA=-JB，濃度直線分布8.2.3一維穩(wěn)定分子擴(kuò)散⑵單向擴(kuò)散：工業(yè)實(shí)例——吸收NB=0，JA=-JB，濃度對(duì)數(shù)分布，引入漂流因子8.2.4擴(kuò)散系數(shù)Diffusivity擴(kuò)散系數(shù)，D，m2/s:~λ和μ物理意義：單位濃度梯度下的擴(kuò)散通量物性常數(shù)：表征物質(zhì)擴(kuò)散速度的快慢影響因素：種類(兩種物質(zhì))、濃度、P、T數(shù)量級(jí)：

D氣體>>D液體>>D固體

D氣～10-5m2/s；D液～10-9m2/s；D固～10-10m2/s獲得途徑：①試驗(yàn)測(cè)定；②手冊(cè)查得；③借助某些經(jīng)驗(yàn)的或半經(jīng)驗(yàn)的公式估算。8.2.4擴(kuò)散系數(shù)Diffusivity⑴氣體的擴(kuò)散系數(shù)：⑵液體的擴(kuò)散系數(shù)：極稀的電解質(zhì)溶液⑶固體的擴(kuò)散系數(shù)：滲透率代替⑷生命物質(zhì)中的擴(kuò)散系數(shù)：大分子Wilke-Chang式Fuller式Content概述

Introduction1擴(kuò)散原理

Diffusion2對(duì)流傳質(zhì)

Turbulentdiffusion3傳質(zhì)設(shè)備簡介Equipments48.3.1流體對(duì)傳質(zhì)的貢獻(xiàn)⑴流體靜止：分子擴(kuò)散⑵流體層流：擴(kuò)散，但流動(dòng)改變了截面的濃度分布⑶流體湍流：最常見，促進(jìn)了橫向(傳質(zhì)方向)傳質(zhì)，流體主體的濃度均化，界面處濃度梯度進(jìn)一步增加層流底層擴(kuò)散，其余對(duì)流，傳質(zhì)強(qiáng)化傳質(zhì)增強(qiáng)8.3.2湍流流體中的傳質(zhì)DE：渦流擴(kuò)散系數(shù)eddydiffusivity湍流主體：渦流擴(kuò)散，DE>>D層流底層：分子擴(kuò)散，DE<<D過渡區(qū)：漩渦擴(kuò)散和分子擴(kuò)散，DE與D相當(dāng)對(duì)流擴(kuò)散速率～分子擴(kuò)散→→菲克定律進(jìn)行計(jì)算c或p氣膜pGpi傳質(zhì)方向氣相主體δG

zδG：有效膜厚氣膜傳質(zhì)系數(shù)kG

8.3.3對(duì)流傳質(zhì)速率方程

氣相與界面的傳質(zhì)速率方程氣相分傳質(zhì)速率方程液相與界面的傳質(zhì)速率方程液相分傳質(zhì)速率方程比較以上各式可得：分別氣相摩爾分率、分壓，液相摩爾分率、摩爾濃度為推動(dòng)力對(duì)應(yīng)的分傳質(zhì)系數(shù)或傳質(zhì)阻力的倒數(shù)8.3.4傳質(zhì)系數(shù)求取

傳質(zhì)速率方程=傳質(zhì)系數(shù)×傳質(zhì)推動(dòng)力=傳質(zhì)推動(dòng)力/傳質(zhì)阻力①找出影響傳質(zhì)系數(shù)的因素k=f(ρ,μ,u,d,D)②因次分析，得出無因次數(shù)群的函數(shù)表達(dá)式：Sh=f(Re,Sc)，Sh=kd/D，Re=duρ/μ，Sc=μ/ρD③由試驗(yàn)測(cè)定函數(shù)的定量關(guān)系降膜式吸收器8.4三傳類比(自學(xué))三傳間～類似的規(guī)律～類比研究Content概述

Introduction1擴(kuò)散原理

Diffusion2對(duì)流傳質(zhì)

Turbulentdiffusion3傳質(zhì)設(shè)備簡介

Equipments48.5傳質(zhì)設(shè)備簡介

塔設(shè)備(第十一章內(nèi)容)填料塔：填料為接觸元件，連續(xù)接觸設(shè)備板式塔：塔板為接觸元件，級(jí)式接觸設(shè)備作業(yè)

p18：8-2，8-4，8-7提示：8-2：總的物質(zhì)的量變化，而空氣不變，以空氣量為計(jì)算基準(zhǔn)，用質(zhì)量比或摩爾比來表示CCl4的濃度。8-4：要蒸發(fā)的水的量為Vρ/M水=Ahρ/M水，傳質(zhì)截面積=A，故時(shí)間=需傳質(zhì)的量/(A×傳質(zhì)速率)第三節(jié)吸收過程的速率二．廣義費(fèi)克定律相對(duì)擴(kuò)散通量JA、JB絕對(duì)擴(kuò)散通量NA、NB、N(vA-vM)

vM

vA

靜止面

結(jié)束語當(dāng)你盡了自己的