第八章传质过程导论 第一节 概述 化工生产中的传质过程 相组成的表示法 第二节 扩散原理 基本概念和费克定律 一维稳定分子扩散 扩散系数 湍流流体中的扩散 第一节 概述 质量传递热量传递 动量传递 是指物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作用下,从一处向另一处的转移,包括相内传质和相 际传质两类。 8-1 化工生产中的传质过程 非均相混合物均相混合物 分离 场、电场、磁场等加场,如浓度场、温度 加入能量 分离剂 加入另外一种物质作为 方法 均相物系的分离:基于物质由一个相到另一个相的 转移,属于物质传递过程。 常见的以相际传质为特征的单元操作 吸收:物质由气相转入液相。 相界面 液相主体传质方向 氨气吸收 精馏:不同物质在汽液两相间的相互转移,从 而实现分离。 萃取:溶质由一相转入另一相。 干燥:液体(通常是水)经过汽化,从固体的表面或内部转入气相。 空气 湿物料干燥 相际传质是一类复杂的过程,必须了解两相间的平 衡关系以及传质时浓度或组成的表示方法。 8-2 相组成的表示方法 1、质量分率和摩尔分率 质量分率: 摩尔分率:说明:当物系中有气相时,习惯上用y表示气 相的摩尔分率。 2、质量比和摩尔比质量比: 摩尔比: 质量比与质量分率的关系: 摩尔比与摩尔分率的关系: 3、浓度质量浓度: 摩尔浓度: 质量浓度与质量分率的关系: 摩尔浓度与摩尔分率的关系: 为总摩尔浓度其中 对于总压不太高的气体混合物A组分的摩尔浓度: 总摩尔浓度: 气体混合物的摩尔比: 气体混合物的摩尔分率与分压分率相等,即:质量浓度: 质量比: 例8-1实验测得在总压101.3kPa及温度20下, 100kg水中含氨1kg时,液面上氨的平衡分压为 800Pa。求气、液两相的组成皆以摩尔浓度表 示时的相平衡关系。 解:氨在气相中的摩尔浓度为: 液相体积=(100+1)/1000=0.101m 氨在液相中的摩尔浓度为:结果表明在此相平衡关系中,液相的摩尔浓度比气相大一 千倍以上。 2938314 kmolRT 第二节扩散原理基本概念和费克定律 一维稳定分子扩散 扩散系数 湍流流体中的扩散 8-3 基本概念和费克定律 当流体为静止或作平行于相界面的层流流动时,传 质只能靠分子运动所引起的扩散—分子扩散。 在恒温恒压下,一维分子扩散速率可用费克定律表 达如下 dzdc 图8-1分子扩散示意图 :对于气体,若沿z方向无温度变化,则: :分子扩散的特点:当一个个分子沿扩散方向移 去后,留下相应的空位,需由其他分子填补。 的定义是通过“分子对称”的截面,即有一个A分子通过这种截面,就有一个B分子反方向通 过同一截面,填补原A分子的空位。 dz dp RT 如图8-2所示,混合物分盛两容器,各处总压p和温度T皆相等。