化工传质与分离第一章(02)传质过程基础ppt课件.ppt

1.传质速率,一、传质速率的表示方法,传质速率：,kg /s,单位时间传递物质的量,kmol /s,质量速率,摩尔速率,传质,静止平面,GA,摩尔速率,2.传质通量,一、传质速率的表示方法,传质通量：,单位时间单位面积传递物质的量,传质,静止平面,NA,kg /(m2s),kmol /(m2s),质量通量,摩尔通量,摩尔通量,示例：用水吸收空气 中的氨,在多组分系统中，各组分在进行分子扩散的同时其微团常处于运动状态主体流动现象。,二、分子传质通用速率方程,传质通量,扩散通量,1.混合物的主体流动现象,二、分子传质通用速率方程,无主体流动,有主体流动,分子传质通用速率方程,2.分子传质通用速率方程,一、等分子反方向扩散,设由A、B两组分组成的二元混合物中，组分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相等，则称为等分子反方向扩散。,1.扩散的物理模型,汽相相界面液相,易挥发组分,NA,NB,难挥发组分,蒸馏操作,NA,NB,2.扩散的数学模型,由,对于等分子反方向扩散,NA=NB,一、等分子反方向扩散,(1) z = z1,数学模型,边界条件,(1) z = z1, cA = cA1(2) z = z2, cA = cA2,B.C,cA = cA1 ( pA = pA1 ）,(2) z = z2,cA = cA2 ( pA = pA2 ）,一、等分子反方向扩散,3.数学模型的求解,求解数学模型得,(1)扩散通量方程,扩散通量表达式,一、等分子反方向扩散,(2)浓度分布方程,由,即,化简得,0,0,0,0,一、等分子反方向扩散,积分两次，并代入边界条件得,浓度分布方程,直线型,一、等分子反方向扩散,等分子反方向扩散,二、组分A通过停滞组分B的扩散,1.扩散的物理模型,设由A、B两组分组成的二元混合物中，组分A为扩散组分，组分B为不扩散组分（称为停滞组分），组分A通过停滞组分B进行扩散。,吸收操作,液相相界面气相,溶质,NA,NB0,惰性组分B,2.扩散的数学模型,由,对于组分A通过停滞组B的扩散,NB= 0,整理得,二、组分A通过停滞组分B的扩散,(1) z = z1,边界条件,cA = cA1 ( pA = pA1 ）,(2) z = z2,cA = cA2 ( pA = pA2 ）,数学模型,B.C,(1) z = z1, cA = cA1(2) z = z2, cA = cA2,二、组分A通过停滞组分B的扩散,3.数学模型的求解,(1)扩散通量方程,求解数学模型得,扩散通量表达式,二、组分A通过停滞组分B的扩散,由于扩散过程中总压不变,二、组分A通过停滞组分B的扩散,令,据此，得,组分 B 的对数平均分压,扩散通量表达式,二、组分A通过停滞组分B的扩散,比较,反映了主体流动对传质速率的影响,相差,飘流因子,二、组分A通过停滞组分B的扩散,因为,故,主体流动影响,无主体流动,二、组分A通过停滞组分B的扩散,(2)浓度分布方程,由于扩散为稳态扩散，且扩散面积不变,= 常数,二、组分A通过停滞组分B的扩散,代入边界条件解得,浓度分布方程,对数型,二、组分A通过停滞组分B的扩散,组分A通过停滞组分B的扩散,一、液体中的扩散通量方程,组分A的扩散系数随浓度而变,液体中扩散的特点,液体中扩散的处理原则,扩散系数以平均扩散系数代替,总浓度在整个液相中并非到处保持一致,总浓度以平均总浓度代替,其中,平均总浓度,平均扩散系数,一、液体中的扩散通量方程,二、等分子反方向扩散,1.扩散通量方程,2. 浓度分布方程,1.扩散通量方程,2.浓度分布方程,三、组分A通过停滞组分B的扩散,停滞组分 B的对数平均摩尔浓度,小结：一维稳态分子传质问题求解方法,对所求解的传质问题进行分析,求解思路,找出边界条件,对费克第一定律进行分析,物理模型,数学模型,求解数学模型,传质通量表达式,浓度分布方程,小结：一维稳态分子传质问题求解方法,NA与 NB 的关系,注意问题,沿传质方向面积的变化,练 习 题 目,思考题,作业题: 6、7,1.何为主体流动现象？2.求解分子传质问题的基本方法是什么？3.何为“漂流因子”,与主体流动有何关系？,