《化工原理》8传质过程导论1.ppt

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1、化工原理1PrinciplesofChemicalEngineering教师：王延华第八章传质过程导论目的：1、了解传质的重要性；2、掌握相组成的多种表示方法；3、掌握扩散原理；4、了解传质设备。重点：扩散原理（分子扩散，稳定、不稳定扩散，等摩尔相互扩散，单向扩散，涡流扩散，对流扩散）的理解，掌握相互间之差别。难点：相组成的表示；扩散原理。相内传质过程：物质在一个物相内部从浓度(化学位)高的地方向浓度(化学位)低的地方转移的过程。如煤气、氨气在空气中的扩散，食盐在水中的溶解等。相际传质过程：物质由一个相向另一个相转移的过程。相际传质过程是分离均相混合物必须经历的过程，其作为化工单

2、元操作在工业生产中广泛应用，如蒸馏、吸收、萃取等。传质过程工业生产中的传质过程§8-1概述相界面气相液相SB+AS+A吸收A脱吸§8-1-1传质过程●吸收：物质由气相向液相转移，如图所示相界面汽相液相精馏ABA+BA+B§8-1-1传质过程●精馏：不同物质在汽液两相间的相互转移相界面液相液相B+AS+A萃取A相界面固相液相B+AS+A浸沥（取）固—液萃取A§8-1-1传质过程●萃取液-液萃取：物质从一个相向另一个相转移例如用四氯化碳从水溶液中萃取碘。固-液萃取：物质从固相向液相转移相界面固相气相B+AC+A干燥A§8-1-1传质过程●干燥：液体(通常为水)由固相向气相转移相界面气相水

3、相A（水）B+AAA减湿增湿A（或A+S）相界面液相固相S+A结晶A溶解A相界面气相或液相固相CB+A吸附A脱附A§8-1-1传质过程●其它相际传质过程：如结晶、吸附、气体的增湿、减湿等。传质过程（分离操作）：物质在相间的转移过程。相际传质的复杂性举例:吸收与传热的区别①推动力不一样传热是温度差；传质是浓度差。②过程的最终状态不一样传热是Δt=0；相际间的传质不是浓度差=0，而是相平衡（物化）（如：NH3溶于H2O）。传质的推动力：浓度差温度的单位简单（K或℃）；浓度（或组成）的表示和单位制有多种。如可用气相分压、摩尔浓度、摩尔分数等表示，不同的表示方法推动力的数值和单位均不相同。§

4、8-1-1传质过程§8-1-2相组成的表示方法1、质量分数和摩尔分数质量分数摩尔分数（一般液相用x，气相用y）相互换算关系：2、质量比和摩尔比（常见于双组分物系）质量比摩尔比换算关系：质量浓度摩尔浓度换算关系：气体kg/m3kmol/m33、浓度第二节扩散原理§8-2-1基本概念和菲克(Fick)定律流体中物质扩散的基本方式：分子扩散：扩散方式分子扩散涡流扩散作用物流体分子流体质点作用方式热运动湍动和旋涡作用对象静止、滞流湍流扩散：物质在单一相内的传递过程推动力浓度差物质传递简称为扩散终点：浓度差为〇扩散快慢？菲克定律费克定律的其它表达形式：扩散通量：单位面积上单位时

5、间内扩散传递的物质量，单位为kmol/(m2•s);菲克(Fick)定律：对于组分A浓度梯度分压梯度气体JA物质A在介质B中的分子扩散通量DAB分子扩散系数“—”扩散沿浓度降低的方向§8-2-1基本概念和菲克(Fick)定律注意！虽然扩散是物质分子热运动的结果，但物质A的扩散速度并不等于在扩散温度下单个分子的热运动速度。说明：在涉及“通量”的参数的计算中，存在基准面的确定问题，上面几个公式中的扩散通量是基于分子摩尔平均速率的扩散能量，也可以理解为通过“分子对称面”的扩散通量。所谓分子对称面，是从两侧扩散通过该截面的分子数相等的面。对于组分B根据定义，有JA+JB=0这个结论可以推广到

6、n组分物系，即对于二组分物系的相互扩散，有DAB=DBA=D§8-2-2一维稳定分子扩散将流体视为没有空隙的连续介质，当某一个分子进行扩散移动时，其原来所处的位置空了出来，这个空位由何处的其它分子来填充，产生了两类扩散问题，一类是此空位全由后面的分子来填充(前赴后继)，此类问题即为单向扩散问题；另一类是此空位全由相反方向的分子来填充(你来我往)，此类即为等摩尔相互扩散问题。单向扩散和等摩尔扩散是分子扩散的两个极端，实际扩散一般介于这两者之间。§8-2-2一维稳定分子扩散一、等摩尔相互扩散（1）JA=-JB（等分子反向扩散）（2）对A、B二元物系，系统各处的总摩尔浓度都相等；即p=pA

7、+pB=Const.则DAB=DBA在这种双组分混合物内，产生物质A的扩散流JA的同时，必定伴有方向相反的物质B的扩散流JB。★D与物系有关，与T、P有关，数据实测。D气相>D液相等摩尔相互扩散发生在静止的或在垂直于浓度梯度方向上作滞流运动的流体中，是一种最单纯的分子扩散过程。★对于双组分混合物，在总压处处相等的前提下(分子浓度处处相等):传质速率（或物质通量）NA：单位时间通过单位固定截面的A物质量，单位kmol/(m2•s)；等摩尔相互扩散中（物系静