化工原理第七章質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)ppt

1、浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)1/227.1 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 二、相平衡二、相平衡 三、相組成的表示方法三、相組成的表示方法 四、傳質(zhì)方式四、傳質(zhì)方式7.2 分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散 一、費(fèi)克定律一、費(fèi)克定律 二廣義費(fèi)克定律二廣義費(fèi)克定律 三雙組分、一維、穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程舉例三雙組分、一維、穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程舉例浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)2/22 第七章第七章 質(zhì)量傳遞質(zhì)量傳遞 質(zhì)量傳遞質(zhì)量傳遞熱量傳遞熱量傳遞動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞三傳三傳是指是指物質(zhì)物質(zhì)在在濃度差濃度差、溫度差、壓力差等推動(dòng)力作用下，從、溫度差、壓力差等

2、推動(dòng)力作用下，從一處向另一處的轉(zhuǎn)移，包括相內(nèi)傳質(zhì)和相際傳質(zhì)兩類。一處向另一處的轉(zhuǎn)移，包括相內(nèi)傳質(zhì)和相際傳質(zhì)兩類。浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)3/22 固固系系統(tǒng)統(tǒng)：如如干干燥燥操操作作氣氣操操作作固固系系統(tǒng)統(tǒng)：如如結(jié)結(jié)晶晶、浸浸取取液液作作液液系系統(tǒng)統(tǒng)：如如液液液液萃萃取取操操液液操操作作液液系系統(tǒng)統(tǒng)：如如蒸蒸餾餾、精精餾餾汽汽等等單單元元操操作作液液系系統(tǒng)統(tǒng)：如如吸吸收收、解解吸吸氣氣 相相界界面面 水水 pG 氣氣相相主主體體 pi 液液相相主主體體 傳傳質(zhì)質(zhì)方方向向 Ci CL 空空氣氣+氨氨氣氣 吸吸收收 氣相氣相 （乙醇（乙醇-水）水） 乙醇乙醇 水水液相液相（

3、乙醇（乙醇-水）水） 蒸餾蒸餾7.1 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)過程浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)4/22空氣空氣水水濕物料濕物料干燥干燥 相相界界面面 苯苯 CG 液液相相主主體體 Ci 液液相相主主體體 傳傳質(zhì)質(zhì)方方向向 CL 煤煤焦焦油油（含含苯苯酚酚） 液液液液萃萃取取 非均相混合物非均相混合物均相混合物均相混合物分分離離 場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等加場(chǎng)，如濃度場(chǎng)、溫度加場(chǎng)，如濃度場(chǎng)、溫度加入能量加入能量分離劑分離劑加入另外一種物質(zhì)作為加入另外一種物質(zhì)作為方法方法7.1 概述概述浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)5/

4、22 相相界界面面 水水 pG 氣氣相相主主體體 pi 液液相相主主體體 傳傳質(zhì)質(zhì)方方向向 Ci CL 空空氣氣+氨氨氣氣 吸吸收收-相際間傳質(zhì)的最終狀態(tài)相際間傳質(zhì)的最終狀態(tài) 二、相平衡二、相平衡7.1 概述概述與熱平衡不同之處：與熱平衡不同之處：達(dá)到相平衡時(shí)，一般兩相濃度達(dá)到相平衡時(shí)，一般兩相濃度不相等。不相等。達(dá)到相平衡時(shí)，傳質(zhì)過程仍在達(dá)到相平衡時(shí)，傳質(zhì)過程仍在進(jìn)行，只不過通過相界面的某一進(jìn)行，只不過通過相界面的某一組分的凈傳質(zhì)量為零，因此屬動(dòng)組分的凈傳質(zhì)量為零，因此屬動(dòng)態(tài)平衡。態(tài)平衡。浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)6/22摩爾分率摩爾分率 nnyxAAA )(或或 質(zhì)

5、量分率質(zhì)量分率 mmaAA 摩爾比摩爾比 BAAAnnYX ）或或( 質(zhì)量比質(zhì)量比 BAAmma 摩爾濃度摩爾濃度 VnCAA ，kmol/m3 質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度 VmAA ，kg/m3混混合合物物總總摩摩爾爾濃濃度度VnC 混混合合物物總總質(zhì)質(zhì)量量濃濃度度Vm 對(duì)對(duì)氣氣體體，還還可可以以用用Ap表表示示濃濃度度7.1 概述概述三、相組成的表示方法三、相組成的表示方法浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)7/22思考：思考：1 1 雙組分均相物系雙組分均相物系（A A、B B）的摩爾分率之和等于多少？）的摩爾分率之和等于多少？質(zhì)量分率之和呢？質(zhì)量分率之和呢？2 2xA與與 aA的的

6、關(guān)關(guān)系系？1 BAxx1 BAaa BBAAAAAMaMaMax/ BBAAAAAMxMxMxa7.1 概述概述 3 3雙雙組組分分均均相相物物系系中中，x 與與 X 的的關(guān)關(guān)系系？a 與與a的的關(guān)關(guān)系系？4 4xA與與 CA的的關(guān)關(guān)系系？aA與與A 的的關(guān)關(guān)系系？xxX 1XXx 1aaa 1aaa 1CxCAA AAa 浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)8/225 5CA與與A 的的關(guān)關(guān)系系？6對(duì)對(duì)理理想想氣氣體體，C 與與 p 的的關(guān)關(guān)系系？y 與與 p？與與 p？RTpVnCAAA 通通用用氣氣體體常常數(shù)數(shù)KkmolJR /8314AAAMC RTPVnC PpnnyA

7、AA RTMpVnMVmAAAAAA 7.1 概述概述浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)9/22 行行傳傳質(zhì)質(zhì)的的方方式式靠靠流流體體質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的的脈脈動(dòng)動(dòng)來來進(jìn)進(jìn)中中，對(duì)對(duì)流流傳傳質(zhì)質(zhì)：在在湍湍流流流流動(dòng)動(dòng)的的方方式式靠靠分分子子運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)來來進(jìn)進(jìn)行行傳傳質(zhì)質(zhì)流流流流動(dòng)動(dòng)的的流流體體中中，分分子子擴(kuò)擴(kuò)散散：靜靜止止的的或或?qū)訉觽鱾髻|(zhì)質(zhì)方方式式7.1 概述概述四傳質(zhì)方式四傳質(zhì)方式浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)10/22dzdCDJAABzA , 相相界界面面 氣氣相相 液液相相 傳傳質(zhì)質(zhì)方方向向 擴(kuò)擴(kuò)散散通通量量，kmol/m2 s表示擴(kuò)散方向與濃度梯度方向相反

8、表示擴(kuò)散方向與濃度梯度方向相反A 在在 B 中中的的擴(kuò)擴(kuò)散散系系數(shù)數(shù) m2/s 一費(fèi)克定律一費(fèi)克定律 7.2 分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散費(fèi)克定律的其它表達(dá)形式：費(fèi)克定律的其它表達(dá)形式： dzdpRTDdzRTpdDdzdxCDJAABAABAABzA ,浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)11/22說明：說明：（1）JA,z是相對(duì)擴(kuò)散通量是相對(duì)擴(kuò)散通量 （絕對(duì)擴(kuò)散通量用（絕對(duì)擴(kuò)散通量用NA,z表示）表示）（2）DA,B是物性之一是物性之一 ),(,xTPfDBA 一費(fèi)克定律一費(fèi)克定律 DA,B（氣）（氣） 10-5m2/sDA,B（液）（液） 10-9m2/s DA,B（固）（固） 1）代

9、表總體流動(dòng)的影響代表總體流動(dòng)的影響 三雙組分、一維、穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程舉例三雙組分、一維、穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程舉例浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)21/22NB=0 NA A相相界界面面 單向擴(kuò)散對(duì)對(duì)照照：等等摩摩爾爾相相互互擴(kuò)擴(kuò)散散 2112,AAzACCzzDN 思考：思考：混合氣中混合氣中A A組分的濃度愈高，漂流因數(shù)愈如組分的濃度愈高，漂流因數(shù)愈如何？為什么？何？為什么？ 三雙組分、一維、穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程舉例三雙組分、一維、穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程舉例NB BNAA相相界界面面等摩爾相互擴(kuò)散 2112,AABzACCCCzzDNm 漂流因數(shù)漂流因數(shù)（1）代表總體流動(dòng)的影響代表總體流動(dòng)的影響浙江科技學(xué)院本科生課程化工原理第七章 質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)22/22若若在在1,1ACz，ACz,范范圍圍內(nèi)內(nèi)積積分分得得： AACCAAzzzACCdCCDdzN11,11l