第二章 传质基础ppt课件.ppt

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1、1, 2.1 分子传质 2.2 菲克第一定律2.3 扩散系数 内容:分子传质菲克定律。 传质：一组分由高浓度区向低浓度区迁移。 前提：两组分以上、具有浓度差。,第二章 传质基础, 2.1分子传质1 本质：T0K时，分子热运动。 2 定义：在静止介质或垂直于浓度梯度方向作层流运动的流体中，由于浓度梯度而产生的传质，称分子扩散。 3 浓度：C C体积摩尔浓度 单位体积质量 摩尔分数 质量分数,3,4 平均速度：根据通过单位面积（与速度方向成垂直的面积）的物质量应等于构成该混合物的各组分通过该面积的质量和）。 1）质量平均速度 2）摩尔平均速度 3）扩散速度 某一组分相对于体积平均速度的相对速度 5

2、 通量（扩散量或传质量） 定义：在垂直速度方向的单位面积上，单位时间内通过的物质量（浓度速度）,4,扩散量： 1） 针对相对速度 质量通量 单位： 摩尔通量 2）相对于静止坐标： 质量通量 摩尔通量 相对于固定坐标，常用于工程计算。 相对于平均速度，常用于描述扩散过程。,5, 2.2 菲克第一定律,描述：浓度与扩散量之间的关系假定：T、P恒定，A组分在z方向仅产生扩散流。 ，z方向。定义： （针对于相对扩散） （相对于平均速度） A在z方向上相对于摩尔平均速度的莫尔通量 A在z方向上相对于质量平均速度的质量通量 DAB比例常数，A经过组分B的扩散系数， 因次：长度/时间,6,2 相对于静止坐标

3、 菲克定律的另一种表达形式 上式中，第一部分表示因浓度梯度而产生的扩散流。 第二部分表示由于流体的非等量扩散所产生的流动而传递的A量， 。 推导：,故有，,一般化,7,3 应用 1）二元系（A、B） 证明如下：a. （菲克第一定律） 两式相等，故 同理 两式相加 故，b. 而 故,8,2）气体通过金属膜的扩散 假定H2通过金属膜的扩散，符合Fick第一定律 把气体金属界面上的浓度 看成是金属与金属平衡时的溶解度，故 是 的平衡常数。 当时间足够长，单位时间进入膜的物质通量等于其流出的通量，扩散层内没有物质的积累，形成稳定态的扩散，扩散层内各处物质的浓度不随距离和时间变化而变化。,则,9,10,

4、11,4）影响传质的因素 离子活度，温度，电场，磁场，声场（超声波）5）应用范围 等T、P，无流体流动（传质方向上），适用于分子运动平均自由径小的体系，不适用于微孔。,12,2.3扩散系数,1 气体扩散系数 计算、实测、查阅 2 液体扩散系数 计算、实测、查阅 1）比气体小几个数量级 2）随浓度变化 3 固体扩散系数 1）表面扩散 气体或液体通过多孔介质扩散（例焙烧时控制气氛及介质表面疏松多孔(球团矿)）。 2）固体组分扩散（发生在合金中的扩散，人为地制造缺陷，用于材料制备）,13, 原子互换位置（能耗大，因为原子在晶格中是密排的，这种迁移引起晶格瞬时畸变） 循环机理（几率小，因为要求所有参加的原子能量高） 空位扩散（掺杂少量大分子使层间距变大）,14, 间隙扩散（储氢合金，如金属锂，间隙原子很小） 间隙顶替（间隙原子大小相当） 排列原理（相当大的外力作用，如预应力钢筋）,