14.质量传输.ppt

传 输 原 理 14.质量传输 * * * 质量传输 单一组分物质在平衡状态下的动量和热量传输现象 存在两种或两种以上组分，浓度连续变化，必存在一种旨在减少浓度差的质量传输现象 某一组分从高浓度区域向低浓度区域的传输过程， 称为质量传输，或传质 三传的类似性 其推动力是浓度差 冶金过程中的传质发生在不同的物质和不同的浓度之间，而大多数则发生在二相物质之间 氧化、还原、燃烧、汽化、渗碳等 气—— 固相间 吸收、吹炼 气—— 液相间 溶解、浸出、置换 液—— 固相间 14.质量传输 14.1 质量传输的基本方式 分子传质 典型的分子扩散传质发生在流体介质和固体介质中，亦发生在流动的流体作层流运动时。 当体系存在浓度差时，浓度大的分子破坏了均衡态而导致了定向的分子运动，促使浓度大的区域的分子趋向浓度小的区域，而达到浓度一致，从而完成宏观的质量传输。通常情况下，分子扩散传质是很缓慢的，传递的质量亦是很少的。 不依靠宏观的混合作用发生的传质现象 本质 微观粒子的随机的分子运动 分子传质 基本物理定律－－菲克第一定律 扩散摩尔通量 组分A在混合物AB中的扩散系数 单位时间内，组分A通过与扩散方向垂直的单位面积的摩尔数 摩尔浓度 扩散方向上的距离，m 14.质量传输 14.1 质量传输的基本方式 对流传质 发生在运动着的流体与固体表面之间，或互不相溶的两种或多种运动着的流体之间的质量传输现象 基本方程 对流传质 摩尔通量 浓度差 对流传质系数 NA=CA·uA 对流流动传质 14.质量传输 14.1 质量传输的基本方式 14.质量传输 14.2 分子传质的速度与通量 浓度的定义及其表示方法 质量浓度：单位体积混合物中组分i的质量 摩尔浓度：单位体积混合物中组分i的摩尔数 质量分数：组分i的质量浓度除以混合物的总质量浓度 摩尔分数：组分i的摩尔浓度除以混合物的总摩尔浓度 以双组分A、B 的混合物为例，它们的关系为 ρ= ρA + ρB kg/m3 C = C A+CB mol/m3 ωA= (ρA / ρ) % ωB= (ρB / ρ) % χA=(CA / C) % χB=(CB / C ) % 浓度的定义及其表示方法 14.质量传输 14.2 分子传质的速度与通量 浓度场、浓度梯度、浓度附面层 浓度场 某组分浓度在空间的分布及随时间变化规律叫该组分的浓度场。 C i =f（x，y，z，τ） Ci =f（x，y，z） ?C i / ?τ=0 稳定浓度场；在该场中传质即为定态传质 浓度场的维数 14.质量传输 14.2 分子传质的速度与通量 浓度场、浓度梯度、浓度附面层 浓度梯度 浓度梯度的定义为 gradC=dC/dz 在传质方向上单位距离的浓度变化量 浓度附面层 有浓度梯度的区域叫浓度附面层 C -Cw =0.99（Cf—Cw） 14.质量传输 14.2 分子传质的速度与通量 速度的定义及其表示方法 质量浓度 摩尔浓度 质量分数 摩尔分数 相对于静止坐标系的速度 对于一个n元系统，局部的质量平均速度： 局部的摩尔平均速度： 菲克第一定律仅适用于表述由于组分浓度梯度所引起的分子传质的通量，但分子扩散的同时，各组分的分子微团都处于运动状态？？？ 14.质量传输 14.2 分子传质的速度与通量 某组分相对于平均速度的速度 扩散速度 速度的定义及其表示方法 相对于静止坐标系的速度 扩散速度： 二元系统 14.质量传输 14.2 分子传质的速度与通量 质量通量 单位时间内通过单位面积的组分i的质量，一矢量 通量单位 参考坐标系 摩尔通量 单位时间内通过单位面积的组分i的摩尔数，一矢量 14.质量传输 14.2 分子传质的速度与通量 14.质量传输 14.3 菲克定律 恒定总浓度c的双组分混合物中，组分A以扩散速度 进行分子扩散时的摩尔通量 扩散摩尔通量 摩尔浓度 组分A在混合物AB中的扩散系数 扩散方向上的距离，m 单位时间内，组分A通过与扩散方向垂直的单位面积的摩尔数 恒定总密度的双组分混合物中，组分A以扩散速度 进行分子扩散时的质量通量 扩散摩尔通量 摩尔浓度 质量浓度 14.质量传输 14.3 菲克定律 扩散质量通量