p A1 A2图8-2 等摩尔相互扩散 dz dp RT dzdp RT dzdp RT dzdp RT 8-4一维稳定分子扩散 一、等摩尔相互扩散 A2;其余为常数,积分后得到: dpRT 通常,传质过程中所需计算的传质速率是对于空间的固定截面,以N 表示,其定义是单位时间通过单位固定截面的物质量。 对于等摩尔相互扩散,两个平面一致,即: 同理,组分B的物质通量为: (2)液相中的等摩尔相互扩散总浓度c=c 而言。式中各参数都是对液相 等摩尔相互扩散二、单向扩散(摩尔扩散) 图8-3 可溶性气体A通过惰性气体B的单向扩散 在F-F’及2-2 ’间作物料衡算: 组分A 单向扩散与等摩尔相互扩散的区别:前者的分子对称面将随着总体流动向界面推移,而不是空间的固定面。 积分得到A的传质通量为: 液相中的单向扩散在总浓度为常数时: 三、等摩尔相互扩散与单向扩散的区别等摩尔相互扩散: 单向扩散: 单向扩散多了一个大于1的漂流因子p/p Bm 当混合气体中A的分压越高, Bm就越大;反之, 当A分压很低, Bm接近于1,总体流动的因素可 以忽略,单向扩散与等摩尔相互扩散无大差别。 例8-2在温度25,总压100kPa下,用水吸收空气中 的氨。气相主体含氨20%(摩尔百分率),由于水 中氨的浓度很低,其平衡分压可取为零。若氨在气 相中的扩散阻力相当于2mm厚停滞气层,扩散系数 D=0.232cm 1004 2090 100 002 298314 10232 ’=9.4510-6 kmol/(m 解:本题为单向扩散,p=100kPa,pA1 =20kPa, B1=100-20=80kPa, B2=100kPa BM可用算术平均值(80+100)/2=90kPa 8-5 扩散系数 一、气体中的扩散系数 气体分子的平均自由程10 -7 m,因此气体的扩散速率 相当慢,扩散系数并不大。 1atm下,气体扩散系数的范围为10 -5 ~10 -4 10013 二、液体中的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,故液体 的扩散系数比气体的扩散系数要小得多。液体中扩散系 数的数量级为10 -9 8-6湍流流体中的扩散 湍流特点:存在杂乱的涡流,除了沿主流方向的流动 外,其他方向还存在质点的脉动运动。 由于浓度梯度方向的涡流和脉动所造成的物质扩散, 借用费克定律的形式为: /s,将随流动状况及位置等条件而变。 而分子扩散系数D是一种物性,在温度、压力不变时 为一常数。 dz dc 湍流流体中在进行涡流扩散的同时,也存在分子扩散,总扩散速率J 应为说明: :在湍流区,D >>D,分子扩散可以忽略;:在贴壁的层流底层区D 实际为零;:在过渡区,D与D 的数量级相当,都不能忽略。dz dc 图8-4近壁处的浓度分布和当量膜厚 dz dc 湍流区:dz dc dzdc 过渡区:层流底层: 膜模型:当流体为湍流时,壁面与流体间的总传质阻 力(层流底层,过渡层和湍流层)折算成某一厚度为 δ的层流膜的阻力,从而将壁面与流体间的对流传质 作为通过距离为δ的分子扩散来计算。 若为单向扩散,在气相中有: —气相对流传质系数(以分压为推动力),kmol/(m —液相对流传质系数(以浓度差为推动力),m/s。与对流传热系数类似,传质系数将取决于流体物性、流 动状况等因素,需以实验测定,再将数据归纳成经验式。 8-8填料塔和板式塔 散装填料 塑料鲍尔环填料 规整填料 塑料丝网波纹填料 规整填料 塑料丝网波纹填料 散装填料 塑料鲍尔环填料 板式塔 填料塔