第8章 傳質(zhì)過程導(dǎo)論

1、化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 91簡單回顧簡單回顧 1：化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 92簡單回顧簡單回顧 2：dyduntdAdQ化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 93簡單回顧簡單回顧3：以以“三傳三傳”為物理內(nèi)核的單元操為物理內(nèi)核的單元操作作化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 94化工原理化工原理II教學(xué)組織教學(xué)組織化工原理化工原理II講課學(xué)時安排講課學(xué)時安排 化工原理化工原理下冊，教學(xué)大綱共計下冊，教學(xué)大綱共計48學(xué)時學(xué)時 Chap 8 傳質(zhì)過程導(dǎo)論傳質(zhì)過程導(dǎo)論 Chap 9 吸收吸收 Chap 10 蒸餾蒸餾 Chap 11 氣液傳質(zhì)設(shè)備氣液傳質(zhì)設(shè)

2、備 Chap 12 萃取萃取 Chap 13 干燥干燥 Chap 14 其他傳質(zhì)分離過程（自學(xué)）其他傳質(zhì)分離過程（自學(xué)） 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 95化工原料、中間產(chǎn)品、粗產(chǎn)品等化工原料、中間產(chǎn)品、粗產(chǎn)品等分類分類非均相混合物非均相混合物均相混合物均相混合物特點特點有相界面有相界面無相界面無相界面單元操作單元操作過濾、沉降等過濾、沉降等吸收、精餾等吸收、精餾等分離依據(jù)分離依據(jù)不同相的物性差異不同相的物性差異？人造相界面（制成兩相物系）人造相界面（制成兩相物系）物質(zhì)在相間的物性差異物質(zhì)在相間的物性差異相界面相界面氣相氣相液相液相 SB+AS+A吸收吸收AA脫吸脫吸相界面相界面氣

3、相氣相 B液相液相B+AS+A相界面相界面汽相汽相液相液相精餾精餾ABA+BA+B8.1 概述概述一、化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)過程一、化工生產(chǎn)中的傳質(zhì)過程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 96相界面相界面固相固相氣相氣相B+AC+AA相界面相界面氣相氣相水相水相A（水）（水）B+AAA相界面相界面液相液相液相液相B+AS+AA相界面相界面固相固相液相液相B+AS+AAA（或（或A+S）相界面相界面液相液相固相固相S+AAA相界面相界面氣相氣相或液相或液相固相固相CB+AAA8.1 概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 978.1 概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9

4、8二、二、 相組成的表示方法相組成的表示方法質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)（一般液相用（一般液相用x，氣相用，氣相用y） 相互換算關(guān)系相互換算關(guān)系： mmwAAmmwBB1iw1ixnnxBBnnxAAiiiAAAMwMwxiiiAAAMxMxw1. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)8.1 概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 992. 質(zhì)量比和摩爾比質(zhì)量比和摩爾比（常見于雙組分物系）（常見于雙組分物系） 質(zhì)量比質(zhì)量比 摩爾比摩爾比 換算關(guān)系：換算關(guān)系：1wwABnXnwww1XXx1ABmwmABww1xx8.1 概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9103.

5、 濃度濃度質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度摩爾濃度摩爾濃度 換算關(guān)系：換算關(guān)系： 氣體氣體VmCAAVncAAAwAAx ncVAAncVAAAM nCVRTpc kg/m3kmol/m3AAw mCVAx cAAM pRTApRT8.1 概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 911AAnynBAppY ABmwmAABBn Mn MAABBp Mp MApP8.1 概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 912 擴散方式擴散方式分子擴散分子擴散渦流擴散渦流擴散作用物作用物流體分子流體分子流體質(zhì)點流體質(zhì)點作用方式作用方式熱運動熱運動湍動和旋渦湍動和旋渦作用對象作用對象靜止、滯流靜止、滯流

6、湍流湍流 推動力推動力 濃度差濃度差物質(zhì)傳遞物質(zhì)傳遞擴散快慢？擴散快慢？8.2 擴散原理擴散原理化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 913,AA zABdcJDdz 擴擴散散通通量量，kmol/m2 s表示擴散方向與濃度梯度方向相反表示擴散方向與濃度梯度方向相反A 在在 B 中中的的擴擴散散系系數(shù)數(shù) m2/s費克定律費克定律 費克定律的其它表達形式：費克定律的其它表達形式：,AA zABdxJcDdz 單位面積上單位時間內(nèi)擴散傳遞的物質(zhì)量單位面積上單位時間內(nèi)擴散傳遞的物質(zhì)量ABADdpRTdz AABd pRTDdz 8.2 擴散原理擴散原理化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 91

7、4說明：說明：（1）JA,z是相對擴散通量是相對擴散通量 （絕對擴散通量用（絕對擴散通量用NA,z表示）表示）單位時間通過單位單位時間通過單位分子對稱面分子對稱面的物質(zhì)量的物質(zhì)量分子對稱面分子對稱面從兩側(cè)擴散通過該截面的分子數(shù)相等的面從兩側(cè)擴散通過該截面的分子數(shù)相等的面8.2 擴散原理擴散原理化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 915（2）DA,B是物性之一是物性之一 ),(,xTPfDBA DA,B（氣）（氣） 10-5m2/sDA,B（液）（液） 10-9m2/s DA,B（固）（固） 1 傳質(zhì)速率較大。傳質(zhì)速率較大。若若pA p/pBm ；反之；反之pA p/pBm18.2 擴散原

8、理擴散原理化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 92451.7521/31/3111.013 10()()ABABTMMDPVV8.2 擴散原理擴散原理75. 1122112TTppDD 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 925 固體中的擴散系數(shù)需靠實驗確定。固體中的擴散系數(shù)需靠實驗確定。對于很稀的非電解質(zhì)溶液（溶質(zhì)對于很稀的非電解質(zhì)溶液（溶質(zhì)A+溶劑溶劑S），其擴散系數(shù)），其擴散系數(shù)常用常用Wilke-Chang公式估算：公式估算：212112TDDT8.2 擴散原理擴散原理化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 926dzdcDJAEAB dzdcDDJAEAB 湍流：湍流：

9、DE占主要地位占主要地位。8.3 流體與界面間的傳質(zhì)流體與界面間的傳質(zhì)層流：層流：D占主要地位；占主要地位；化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 927TTWtWt熱流體熱流體冷流體冷流體pApAicAicA氣相氣相液相液相 T t G LE二、有效膜模型二、有效膜模型（1）單相內(nèi)對流傳質(zhì)過程）單相內(nèi)對流傳質(zhì)過程8.3 流體與界面間的傳質(zhì)流體與界面間的傳質(zhì)化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9281）靠近相界面處）靠近相界面處層流內(nèi)層層流內(nèi)層：傳質(zhì)機理僅為：傳質(zhì)機理僅為分子擴散分子擴散， 溶質(zhì)溶質(zhì)A的濃度梯度較大，的濃度梯度較大，pA隨隨z的變化較陡。的變化較陡。 2）湍流主體湍流主

10、體：渦流擴散遠遠大于分子擴散渦流擴散遠遠大于分子擴散， 溶質(zhì)濃度均一化，溶質(zhì)濃度均一化，pA隨隨z的變化近似為水平線。的變化近似為水平線。 3）過渡區(qū)過渡區(qū)：分子擴散：分子擴散+渦流擴散，渦流擴散， pA隨隨z的變化逐漸平緩。的變化逐漸平緩。8.3 流體與界面間的傳質(zhì)流體與界面間的傳質(zhì)化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 929（2 2）有效膜模型）有效膜模型 單相對流傳質(zhì)的傳質(zhì)單相對流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力阻力全部集中在一層全部集中在一層虛虛擬的膜擬的膜層層內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式僅為分子擴散僅為分子擴散 。3單相對流傳質(zhì)速率方程單相對流傳質(zhì)速率方程（1 1）氣相對流傳質(zhì)速率方程

11、）氣相對流傳質(zhì)速率方程 有效膜厚有效膜厚G-E到相界面的垂直距離到相界面的垂直距離)p(ppRTDpNiAAGBmGA8.3 流體與界面間的傳質(zhì)流體與界面間的傳質(zhì)化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 930)iAAGGApp(kNBmGGpRTDpk以分壓差表示推動力的氣相傳質(zhì)分系數(shù)以分壓差表示推動力的氣相傳質(zhì)分系數(shù) （給質(zhì)系數(shù)），（給質(zhì)系數(shù)）， kmol/（m2skPa）。）。 Gk=傳質(zhì)系數(shù)傳質(zhì)系數(shù)吸收的推動力吸收的推動力 AN若推動力以氣相摩爾分率表示：若推動力以氣相摩爾分率表示：)(AiyyykN8.3 流體與界面間的傳質(zhì)流體與界面間的傳質(zhì)化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 931yk以氣相摩爾分率表示推動力的氣相給質(zhì)系數(shù)，以氣相摩爾分率表示推動力的氣相給質(zhì)系數(shù)， kmol/（m2s）；）； pypAGiipypAGpkky（2）液相對流傳質(zhì)速率方程）液相對流傳質(zhì)速率方程)(AxxkNix)cc(kNALiALALLSmLD ckcLckkx8.3 流體與界面間的傳質(zhì)流體與界面間的傳質(zhì)化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 932kL以液