熱質(zhì)交換第二章

1、第第2 2章章 熱質(zhì)交換過程熱質(zhì)交換過程 2.1 傳質(zhì)概論 2.2 擴(kuò)散傳質(zhì) 2.3 對(duì)流傳質(zhì) 2.4 相際間的對(duì)流傳質(zhì)模型 2.5 動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞類比 2.6 對(duì)流傳質(zhì)的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式 2.7 熱量和質(zhì)量同時(shí)進(jìn)行時(shí)的熱質(zhì)傳遞 傳質(zhì)傳質(zhì)：二元體系的流體（二元混合物），其中各組：二元體系的流體（二元混合物），其中各組分的濃度不均勻，物系中的某組分存在濃度梯度，將發(fā)分的濃度不均勻，物系中的某組分存在濃度梯度，將發(fā)生該組分由高濃度向低濃度區(qū)的遷移過程，就會(huì)有質(zhì)量生該組分由高濃度向低濃度區(qū)的遷移過程，就會(huì)有質(zhì)量傳遞或質(zhì)交換的過程。傳遞或質(zhì)交換的過程。 傳質(zhì)現(xiàn)象傳質(zhì)現(xiàn)象： 1.1.水分蒸發(fā)和煤氣在空氣

2、中的彌散；水分蒸發(fā)和煤氣在空氣中的彌散； 2.2.室內(nèi)裝修造成的空氣污染；室內(nèi)裝修造成的空氣污染； 3.3.海洋的水面蒸發(fā)在潮濕的大氣層中形成云雨；海洋的水面蒸發(fā)在潮濕的大氣層中形成云雨； 4.4.冷卻塔、噴氣霧化干燥、填充吸收塔等的工作過程冷卻塔、噴氣霧化干燥、填充吸收塔等的工作過程傳質(zhì)和傳熱常復(fù)合在一起，如：傳質(zhì)和傳熱常復(fù)合在一起，如：1.1.空調(diào)工程中常用的表面式空氣冷卻器在冷卻去濕工空調(diào)工程中常用的表面式空氣冷卻器在冷卻去濕工況下，除了熱交換外還有水分在冷表面凝結(jié)析出；況下，除了熱交換外還有水分在冷表面凝結(jié)析出；2.2.吸收式制冷裝置的吸收器中發(fā)生的吸收過程。吸收式制冷裝置的吸收器中發(fā)

3、生的吸收過程。 2.1 傳質(zhì)概論2.1.1 2.1.1 混合物組成的表示方法混合物組成的表示方法1.1.質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度 A A 組分組分A A的質(zhì)量濃度，的質(zhì)量濃度，kg/mkg/m3 3; ; M MA A 混合物中組分混合物中組分A A的質(zhì)量，的質(zhì)量，kgkg； V V 混合物的體積，混合物的體積，m m3 3設(shè)混合物由設(shè)混合物由N N個(gè)組分組成，則混合物的總質(zhì)量個(gè)組分組成，則混合物的總質(zhì)量濃度為濃度為 VMAA1Nii 2. 2.物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 物質(zhì)的量濃度：單位體積混合物中某組分的物質(zhì)的量。物質(zhì)的量濃度：單位體積混合物中某組分的物質(zhì)的量。 VnCAAC CA A 組分組分A

4、 A的物質(zhì)的量濃度，的物質(zhì)的量濃度，kmol/mkmol/m3 3；n nA A 混合物中組分混合物中組分A A的物質(zhì)的量，的物質(zhì)的量，kmolkmol。設(shè)混合物由設(shè)混合物由N N個(gè)組分組成，則混合物的總物質(zhì)的量濃個(gè)組分組成，則混合物的總物質(zhì)的量濃度為度為組分組分A A的質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度的關(guān)系為的質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度的關(guān)系為 組分組分A A的摩爾質(zhì)量，的摩爾質(zhì)量，kg/kmolkg/kmol。NiiCC1AAAMCAM3.3.質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) (1)(1)質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合物中某組分的質(zhì)量與混合物總質(zhì)量分?jǐn)?shù)：混合物中某組分的質(zhì)量與混合物總質(zhì)量之比。質(zhì)量之比。 組分組分A A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義

5、式為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義式為 a aA A 組分組分A A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；的質(zhì)量分?jǐn)?shù)； M M 混合物的總質(zhì)量，混合物的總質(zhì)量，kgkg。 設(shè)混合物由設(shè)混合物由N N個(gè)組分組成，則有個(gè)組分組成，則有 MMaAA11Niia 4. 4.摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù) x xA A 組分組分A A的摩爾分?jǐn)?shù)；的摩爾分?jǐn)?shù)； n n 混合物總物質(zhì)的量，混合物總物質(zhì)的量，kmolkmol。 設(shè)混合物由設(shè)混合物由N N個(gè)組分組成，則有個(gè)組分組成，則有 當(dāng)混合物為氣液兩相系時(shí)，常以當(dāng)混合物為氣液兩相系時(shí)，常以x x表示液相的摩爾分?jǐn)?shù)，表示液相的摩爾分?jǐn)?shù)，y y表示氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)，則表示氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)，則11NiixnnxAA

6、)(BBAAAAAMMMaaax)(BBAAAAAMMMxxxa2.1.2 2.1.2 傳質(zhì)的速度和擴(kuò)散通量傳質(zhì)的速度和擴(kuò)散通量1.1.傳質(zhì)的速度傳質(zhì)的速度uAu（um）uAuuAumuBuuBumuBu uA A， u uB B為組分為組分A A、B B的實(shí)際速度；的實(shí)際速度；u u，u um m為混合物的移動(dòng)速度；為混合物的移動(dòng)速度；u uA Au u，u uB Bu u或或u uA Au um m，u uB Bu um m為相對(duì)主體流動(dòng)速度的為相對(duì)主體流動(dòng)速度的移動(dòng)速度，稱擴(kuò)散速度。移動(dòng)速度，稱擴(kuò)散速度。由于由于 u uA Au u u uA Au u或或 u uA Au um m u

7、uA Au um m 所以所以絕對(duì)速度主體流動(dòng)速度擴(kuò)散速度絕對(duì)速度主體流動(dòng)速度擴(kuò)散速度混合物靜止平面 2. 2.傳質(zhì)的通量傳質(zhì)的通量 傳質(zhì)的通量傳質(zhì)的通量：單位時(shí)間通過垂直于傳質(zhì)方向上單：單位時(shí)間通過垂直于傳質(zhì)方向上單位面積的物質(zhì)的量。位面積的物質(zhì)的量。 （1 1）以絕對(duì)速度表示的質(zhì)量通量）以絕對(duì)速度表示的質(zhì)量通量 設(shè)二元混合物的總質(zhì)量濃度為設(shè)二元混合物的總質(zhì)量濃度為 ，組分，組分A A、B B的的質(zhì)量濃度分別為質(zhì)量濃度分別為A A ，B B ，則以絕對(duì)速度表示，則以絕對(duì)速度表示的質(zhì)量通量為的質(zhì)量通量為 m mA AA Au uA A m mB BB Bu uB B 混合物的總質(zhì)量通量為混合物

8、的總質(zhì)量通量為 m m m mA A+ + m mB BA Au uA A +B Bu uB Buu 因此因此 u u （A Au uA A +B Bu uB B）/ 同理，設(shè)二元混合物的總物質(zhì)的量濃度為同理，設(shè)二元混合物的總物質(zhì)的量濃度為C C ，組分，組分A A、B B的物的物質(zhì)的量濃度分別為質(zhì)的量濃度分別為C CA A 、C CB B ，則，則 u um m （C CA Au uA A +C+CB Bu uB B）/C/C (2) (2)以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量 擴(kuò)散速度與濃度的乘積稱為以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量擴(kuò)散速度與濃度的乘積稱為以擴(kuò)散速度表示的質(zhì)量通量, ,

9、即即 j jA A= = A A(u(uA A-u-u) ) j jB B= = B B(u(uB B-u-u) ) J JA A= C= CA A(u(uA A-u-um m) ) J JB B= C= CB B(u(uB B-u-um m) ) j jA A 以擴(kuò)散速度表示的組分以擴(kuò)散速度表示的組分A A的質(zhì)量通量的質(zhì)量通量,kg/(m,kg/(m2 2s s） J JA A 以擴(kuò)散速度表示的組分以擴(kuò)散速度表示的組分A A的摩爾通量的摩爾通量,kmol/(m,kmol/(m2 2s s） 對(duì)于兩組分對(duì)于兩組分 j= jj= jA A+ j+ jB B J= J J= JA A+ J+ JB

10、 B 3.3.以主體流動(dòng)速度表示的質(zhì)量通量以主體流動(dòng)速度表示的質(zhì)量通量 主體流動(dòng)速度與濃度的乘積稱為以主體流動(dòng)速度表示的質(zhì)主體流動(dòng)速度與濃度的乘積稱為以主體流動(dòng)速度表示的質(zhì)量通量量通量 A Au=u=A A （A Au uA A +B Bu uB B）/=a/=aA A(m(mA A+m+mB B) )B Bu=au=aB B(m(mA A+m+mB B) )C CA Au um m=C=CA A （C CA Au uA A +C+CB Bu uB B）/C= x/C= xA A(N(NA A+N+NB B) )C CB Bu um m=x=xB B(N(NA A+N+NB B) ) A Au

11、 u以主體流動(dòng)速度表示的組分以主體流動(dòng)速度表示的組分A A的質(zhì)量通量的質(zhì)量通量,kg/(m,kg/(m2 2s)s) B Bu u以主體流動(dòng)速度表示的組分以主體流動(dòng)速度表示的組分B B的質(zhì)量通量的質(zhì)量通量,kg/(m,kg/(m2 2s) s) C CA Au um m以主體流動(dòng)速度表示的組分以主體流動(dòng)速度表示的組分A A的摩爾通量的摩爾通量,kmol/(m,kmol/(m2 2s) s) C CB Bu um m以主體流動(dòng)速度表示的組分以主體流動(dòng)速度表示的組分B B的摩爾通量的摩爾通量,kmol/(m,kmol/(m2 2s) s) 2.1.3 質(zhì)量傳遞的基本方式質(zhì)量傳遞的基本方式 1. 1

12、.分子傳質(zhì)分子傳質(zhì) 分子傳質(zhì)又稱為分子擴(kuò)散分子傳質(zhì)又稱為分子擴(kuò)散, ,由分子的無規(guī)則由分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而形成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。熱運(yùn)動(dòng)而形成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。 2.2.對(duì)流傳質(zhì)對(duì)流傳質(zhì) （1 1）對(duì)流傳質(zhì)：指壁面和運(yùn)動(dòng)流體之間，或是兩）對(duì)流傳質(zhì)：指壁面和運(yùn)動(dòng)流體之間，或是兩個(gè)有限互溶的運(yùn)動(dòng)流體之間的質(zhì)量傳遞。個(gè)有限互溶的運(yùn)動(dòng)流體之間的質(zhì)量傳遞。 （2 2）紊流擴(kuò)散：分子擴(kuò)散只有在固體、靜止或?qū)樱┪闪鲾U(kuò)散：分子擴(kuò)散只有在固體、靜止或?qū)恿髁鲃?dòng)的流體內(nèi)才會(huì)單獨(dú)發(fā)生。流流動(dòng)的流體內(nèi)才會(huì)單獨(dú)發(fā)生。 一般可忽略分子擴(kuò)散的影響一般可忽略分子擴(kuò)散的影響2.2 2.2 擴(kuò)散傳質(zhì)擴(kuò)散傳質(zhì) 2.2.1.2.2.1.斐克

13、定律斐克定律 在濃度場不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無整在濃度場不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下，當(dāng)無整體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中組分體流動(dòng)時(shí)，組成二元混合物中組分A A和組分和組分B B將發(fā)生擴(kuò)散，將發(fā)生擴(kuò)散，其中組分其中組分A A向組分向組分B B的擴(kuò)散通量與組分的擴(kuò)散通量與組分A A的濃度梯度成正比的濃度梯度成正比 j jA A,j,jB B 組分組分A A、B B的質(zhì)量擴(kuò)散通量，的質(zhì)量擴(kuò)散通量，kgkg /(m/(m2 2 s);s); 組分組分A A、B B在擴(kuò)散方向的質(zhì)量濃度梯度，在擴(kuò)散方向的質(zhì)量濃度梯度， kgkg /(m/(m2 2 s); s); D DAB AB 組分組分

14、A A在組分在組分B B中的擴(kuò)散系數(shù)中的擴(kuò)散系數(shù), m, m2 2 /s;/s; D DBA BA 組分組分B B在組分在組分A A中的擴(kuò)散系數(shù)中的擴(kuò)散系數(shù), m, m2 2 /s/s。 AAABdDdzj dzdDBBABjBAdddzdz、 以摩爾為基準(zhǔn)，可表達(dá)為以摩爾為基準(zhǔn)，可表達(dá)為 J JA A，J JB B 組分組分A A、B B的摩爾擴(kuò)散通量，的摩爾擴(kuò)散通量，kmolkmol /(m/(m2 2 s);s); 對(duì)于兩組分?jǐn)U散系統(tǒng)，由于對(duì)于兩組分?jǐn)U散系統(tǒng)，由于 j jA Aj jB B, J, JA AJ JB B 故故 D DABABD DBABA 若在擴(kuò)散的同時(shí)伴有混合物的主體流

15、動(dòng)，則物質(zhì)實(shí)際傳遞的若在擴(kuò)散的同時(shí)伴有混合物的主體流動(dòng)，則物質(zhì)實(shí)際傳遞的通量除分子擴(kuò)散通量外，還應(yīng)考慮由于主體流動(dòng)而形成的通量。通量除分子擴(kuò)散通量外，還應(yīng)考慮由于主體流動(dòng)而形成的通量。 由通量定義即斐克定律可知：由通量定義即斐克定律可知： 因此，得因此，得 組分的實(shí)際傳質(zhì)通量分子擴(kuò)散通量主體流動(dòng)通量組分的實(shí)際傳質(zhì)通量分子擴(kuò)散通量主體流動(dòng)通量 AAABdCDdzJ AAAAduDudz ()AAAAduuDdzj ()AAAABdmDa mmdzBBAdCDdzJ B()AAAABdCNDx NNdz 2.2.2 2.2.2 氣體中的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程氣體中的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程 分子擴(kuò)散有兩種方式：雙向擴(kuò)散

16、和單向擴(kuò)散分子擴(kuò)散有兩種方式：雙向擴(kuò)散和單向擴(kuò)散 1.1.等分子反方向擴(kuò)散等分子反方向擴(kuò)散 設(shè)由設(shè)由A A、B B兩組分組成的二元混合物中，組兩組分組成的二元混合物中，組分分A A、B B進(jìn)行反方向擴(kuò)散，若二者擴(kuò)散的通量相進(jìn)行反方向擴(kuò)散，若二者擴(kuò)散的通量相等，則成為等分子反方向擴(kuò)散。等，則成為等分子反方向擴(kuò)散。 對(duì)于等分子反方向擴(kuò)散，對(duì)于等分子反方向擴(kuò)散，N NA AN NB B，故，故 AAAdCNJDdz 在系統(tǒng)中取在系統(tǒng)中取z z1 1和和z z2 2兩個(gè)平面，組分兩個(gè)平面，組分A A、B B在平面在平面z1z1處的濃處的濃度為度為C CA1A1和和C CB1B1，z z2 2處的濃度為

17、處的濃度為C CA2A2和和C CB2B2，且，且C CA1A1CCA2A2 ,C ,CB1 B1 CPPPBMBM，所以漂流因數(shù)，所以漂流因數(shù)P/PP/PBMBM11，這表明由于主體流動(dòng)而使物質(zhì)這表明由于主體流動(dòng)而使物質(zhì)A A的的傳遞速率較之的的傳遞速率較之單純的分子擴(kuò)散要大一些。當(dāng)混合氣體組分單純的分子擴(kuò)散要大一些。當(dāng)混合氣體組分A A的濃的濃度很低時(shí)，度很低時(shí)，P PBMBMP P，因而，因而P/PP/PBMBM=1,=1,即可簡化。即可簡化。AANJBMpP 2.2.3 2.2.3 液體中的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程液體中的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程 1. 1.液體中的擴(kuò)散通量方程液體中的擴(kuò)散通量方程 仍可用斐克

18、定律來描述，當(dāng)含有主體流動(dòng)時(shí)仍可用斐克定律來描述，當(dāng)含有主體流動(dòng)時(shí) 目前液體中擴(kuò)散理論還不夠成熟，應(yīng)以平均擴(kuò)散目前液體中擴(kuò)散理論還不夠成熟，應(yīng)以平均擴(kuò)散系數(shù)、總濃度應(yīng)以平均總濃度代替系數(shù)、總濃度應(yīng)以平均總濃度代替 其中其中 C Cavav為混合物的總平均物質(zhì)的量濃度，為混合物的總平均物質(zhì)的量濃度，kmol/mkmol/m3 3 )(BAAAANNCCdzdCDN)(21)(2211MMMCavav)(BAavAAANNCCdzdCDN)(2121DDD2.2.等分子反方向擴(kuò)散等分子反方向擴(kuò)散 液體中的等分子反方向擴(kuò)散發(fā)生在摩爾潛熱相等液體中的等分子反方向擴(kuò)散發(fā)生在摩爾潛熱相等的二元混合物蒸餾時(shí)

19、的液相中，易揮發(fā)組分的二元混合物蒸餾時(shí)的液相中，易揮發(fā)組分A A向氣液相向氣液相界面方向擴(kuò)散，而難揮發(fā)組分界面方向擴(kuò)散，而難揮發(fā)組分B B則向液相主體的方向擴(kuò)則向液相主體的方向擴(kuò)散。散。 擴(kuò)散通量方程擴(kuò)散通量方程 濃度分布方程濃度分布方程 12()AAAADNJCCz21121)(zzzzCCCCAAAA3.3.組分組分A A通過停滯組分通過停滯組分B B的擴(kuò)散的擴(kuò)散 溶質(zhì)溶質(zhì)A A在停滯溶劑在停滯溶劑B B中的擴(kuò)散是液體擴(kuò)散中最重要的方中的擴(kuò)散是液體擴(kuò)散中最重要的方式，如用苯甲酸的水溶液與苯接觸時(shí)，苯甲酸（式，如用苯甲酸的水溶液與苯接觸時(shí)，苯甲酸（A A）會(huì)通過）會(huì)通過水（水（B B）向相界

20、面處，水不擴(kuò)散，故）向相界面處，水不擴(kuò)散，故N NA A0 0。擴(kuò)散通量方程。擴(kuò)散通量方程及濃度分布方程為：及濃度分布方程為： C CBMBM為停滯組分為停滯組分B B的對(duì)數(shù)平均濃度，由下式定義的對(duì)數(shù)平均濃度，由下式定義)(ln12AavAavavACCCCCzDN2121lnBBBMBBCCCCC)(21AAavBMACCCzCDN2.2.4 2.2.4 固體中的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程固體中的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程 1.1.與固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散與固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 當(dāng)流體或擴(kuò)散溶質(zhì)溶解于固體中，并形成均勻的溶液，此當(dāng)流體或擴(kuò)散溶質(zhì)溶解于固體中，并形成均勻的溶液，此種擴(kuò)散即為與固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)的擴(kuò)

21、散。仍遵循斐克定律種擴(kuò)散即為與固體內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)的擴(kuò)散。仍遵循斐克定律 由于固體擴(kuò)散中，組分由于固體擴(kuò)散中，組分A A的濃度很低，的濃度很低，C CA A/C/C很小可忽略，很小可忽略，則上式變?yōu)閯t上式變?yōu)?溶質(zhì)溶質(zhì)A A在距離為（在距離為（z z2 2-z-z1 1）的兩個(gè)固體平面之間進(jìn)行穩(wěn)態(tài)擴(kuò)）的兩個(gè)固體平面之間進(jìn)行穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)，積分上式得散時(shí)，積分上式得 )(2112AAACCzzDNdzdCDJNAAAABN +NAAAdCCNDdzC 若擴(kuò)散面積不等時(shí)，可采用平均截面積作為傳質(zhì)面若擴(kuò)散面積不等時(shí)，可采用平均截面積作為傳質(zhì)面積。通過固體界面的分子傳質(zhì)速率積。通過固體界面的分子傳質(zhì)速率G G

22、A A可寫成可寫成 式中式中 A Aavav 平均擴(kuò)散面積，平均擴(kuò)散面積，m m2 2 當(dāng)擴(kuò)散沿著下圖所示的圓筒的徑向進(jìn)行時(shí)，其平均當(dāng)擴(kuò)散沿著下圖所示的圓筒的徑向進(jìn)行時(shí)，其平均擴(kuò)散面積為擴(kuò)散面積為)(21AAavavAACCzDAANG1212ln)(2rrrrLAavLr2NAr1 當(dāng)擴(kuò)散沿著下圖所示的球面的徑向進(jìn)行當(dāng)擴(kuò)散沿著下圖所示的球面的徑向進(jìn)行時(shí)，其平均擴(kuò)散面積為時(shí)，其平均擴(kuò)散面積為 A Aavav4 4r r1 1r r2 2 r r1 1、r r2 2球體的內(nèi)外半徑球體的內(nèi)外半徑 NAr2r1 2.2.5 2.2.5 擴(kuò)散系數(shù)及其測量擴(kuò)散系數(shù)及其測量 根據(jù)斐克定律，擴(kuò)散系數(shù)是沿?cái)U(kuò)散

23、方向，在根據(jù)斐克定律，擴(kuò)散系數(shù)是沿?cái)U(kuò)散方向，在單位時(shí)間每單位濃度降的條件下，垂直通過單位單位時(shí)間每單位濃度降的條件下，垂直通過單位面積所擴(kuò)散某物質(zhì)的質(zhì)量或摩爾數(shù)，即面積所擴(kuò)散某物質(zhì)的質(zhì)量或摩爾數(shù)，即 擴(kuò)散系數(shù)的大小主要取決于擴(kuò)散物質(zhì)和擴(kuò)散擴(kuò)散系數(shù)的大小主要取決于擴(kuò)散物質(zhì)和擴(kuò)散介質(zhì)的種類及其溫度和壓力。質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)一般由介質(zhì)的種類及其溫度和壓力。質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)一般由實(shí)驗(yàn)測定，某些氣體與氣體之間和氣體在液體中實(shí)驗(yàn)測定，某些氣體與氣體之間和氣體在液體中擴(kuò)散系數(shù)的典型值如表所示擴(kuò)散系數(shù)的典型值如表所示dydCndydMDAAAA氣氣質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)和氣體在液體中的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)氣氣質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)和氣體在液體中的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)

24、D氣體在空氣中的氣體在空氣中的D（m2/s），），25，p1atm氨空氣氨空氣2.81105苯蒸汽空氣苯蒸汽空氣0.84105水蒸氣空氣水蒸氣空氣2.55105甲苯蒸汽空氣甲苯蒸汽空氣0.88105CO2空氣空氣1.64105乙醚蒸汽空氣乙醚蒸汽空氣0.93105O2空氣空氣2.05105甲醇蒸汽空氣甲醇蒸汽空氣1.59105H2空氣空氣4.11105乙醇蒸汽空氣乙醇蒸汽空氣1.19105液相，液相， 2020，稀溶液，稀溶液氨水氨水1.75109氯化氫水氯化氫水2.58109CO2 水水1.78109氯化鈉水氯化鈉水2.58109O2 水水1.81109乙烯醇水乙烯醇水0.97109H2 水

25、水5.19109CO2乙烯醇乙烯醇3.42109氣體在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)氣體在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)D D0 0（m m2 2/s/s） 表表2-22-203/200()TPTDDP 不同物質(zhì)之間的分子擴(kuò)散系數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)來測不同物質(zhì)之間的分子擴(kuò)散系數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)來測定的。下表列舉了在壓強(qiáng)定的。下表列舉了在壓強(qiáng)P P0 01.0131.01310105 5PaPa、溫度、溫度T T0 0273K273K時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)時(shí)各種氣體在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D D0 0 , , 在其他在其他P P、T T狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用下式換算：狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)可用下式換算：氣體D0104氣體D0104H20

26、.511SO20.103N20.132NH30.20O20.178H2O0.22CO20.138HCl0.13兩種氣體兩種氣體A A與與B B之間的分子擴(kuò)散系數(shù)可用吉利蘭之間的分子擴(kuò)散系數(shù)可用吉利蘭提出的半經(jīng)驗(yàn)公式估算提出的半經(jīng)驗(yàn)公式估算式中式中 T T熱力學(xué)溫度，熱力學(xué)溫度，K K； P P總壓強(qiáng)，總壓強(qiáng)，PaPa； A A、 B B 氣體氣體A A、B B的分子量；的分子量； V VA A、 V VB B 氣體氣體A A、B B在正常沸點(diǎn)時(shí)液態(tài)在正常沸點(diǎn)時(shí)液態(tài)克摩爾容積，克摩爾容積，m m3 3/(kg/(kgkmol)kmol)。422/31011)3/13/1(7 .435BBVBVA

27、PTD 上式中的上式中的D D的單位是的單位是“cmcm2 2/s”,/s”,它和動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)它和動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)/以及熱擴(kuò)散系數(shù)以及熱擴(kuò)散系數(shù)a a/c/cp p的單位相同，在的單位相同，在計(jì)算質(zhì)擴(kuò)散通量或摩爾擴(kuò)散通量時(shí)，計(jì)算質(zhì)擴(kuò)散通量或摩爾擴(kuò)散通量時(shí)，D D的單位要換算的單位要換算為為“m m2 2/s”/s”。 在正常沸點(diǎn)下液態(tài)克摩爾容積在正常沸點(diǎn)下液態(tài)克摩爾容積 表表2-32-3氣體氣體摩爾容積摩爾容積氣體氣體摩爾容積摩爾容積H H2 214.314.310103 3COCO2 2343410103 3O O2 225.625.610103 3SOSO2 244.844.810103 3N

28、 N2 231.131.110103 3NHNH3 325.825.810103 3空氣空氣29.929.910103 3H H2 2O O18.918.910103 3 例題：例題： 有一直徑為有一直徑為30mm30mm的直管，底部盛有的直管，底部盛有2020的水，水面距的水，水面距管口為管口為200mm200mm。當(dāng)流過管口的空氣溫度為。當(dāng)流過管口的空氣溫度為2020，相對(duì)濕度，相對(duì)濕度3030，總壓強(qiáng)，總壓強(qiáng)P P1.0131.01310105 5 PaPa時(shí)，試計(jì)算時(shí)，試計(jì)算(1)(1)水蒸氣往空氣水蒸氣往空氣中的擴(kuò)散系數(shù)中的擴(kuò)散系數(shù)D D；（；（2 2）水的質(zhì)擴(kuò)散通量（即蒸發(fā)速率）；（）水的質(zhì)擴(kuò)散通量（即蒸發(fā)速率）；（3 3）通過