傳質(zhì)過程講義

5傳質(zhì)過程平衡分離過程平衡分離過程是借助分離媒介（如能量、溶劑和吸附劑），使均相混合物變成兩相系統(tǒng)，再以混合物中各組分在處于相平衡中的兩相中不等同的分配為依據(jù)而實(shí)現(xiàn)分離。典型的單元操作有蒸餾、蒸發(fā)、結(jié)晶、凝聚等優(yōu)先選擇以能量為媒介的分離方法。速率分離過程-新型分離技術(shù)速率分離過程是在某種推動(dòng)力（濃度差、壓力差、溫度差、電位差等）的作用下，利用各組分?jǐn)U散速度的差異實(shí)現(xiàn)組分的分離。典型的單元操作有加壓擴(kuò)散、熱擴(kuò)散（氣態(tài)同位素分離）、泡沫分離、色譜分離等。對(duì)于需要在選擇性膜的配合下進(jìn)行的速率分離過程，稱為膜分離。傳質(zhì)速度與通量

組分的絕對(duì)速度uAuB

主體流動(dòng)速度（混合物的平均速度）上述方程也可用摩爾濃度表示例5.1.3-1例5.1.3-1364各種速度計(jì)算5.2傳質(zhì)基礎(chǔ)理論

費(fèi)克（第一）定律由兩組分A和B組成的混合物，在恒定溫度、總壓條件下，則任一點(diǎn)處組分A的擴(kuò)散通量與該處A的濃度梯度成正比，此定律稱為菲克定律。應(yīng)用用氣相分壓表示的方程

等分子反向擴(kuò)散5.2.2-2單向擴(kuò)散5.2.2-3例5.2.2-1368該題比較難1擴(kuò)算面積是變化的擴(kuò)算距離從萘球表面到空氣中（無窮大）無法直接用公式，需用（5.2.1-4）積分計(jì)算例5.2.3-1371單相擴(kuò)散單位換算質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算為摩爾分?jǐn)?shù)漂流因子求取求擴(kuò)散通量求局部濃度分子擴(kuò)散系數(shù)在常壓下，氣體擴(kuò)散系數(shù)約為10-5～10-4m2/s。氣體中的擴(kuò)散系數(shù)與溫度T的1.5次方成正比，與p成反比。液體中的擴(kuò)散系數(shù)液體的擴(kuò)散系數(shù)，比氣體的擴(kuò)散系數(shù)小得多，其值一般在1×10-10～1×10-9m2/s范圍內(nèi)，這主要是由于液體中的分子比氣體中的分子密集得多的緣故。液體中的擴(kuò)散系數(shù)與溫度T成正比，與液體的粘度成反比。對(duì)流傳質(zhì)

流動(dòng)著的流體與壁面之間或兩個(gè)有限互溶的流動(dòng)流體之間發(fā)生的傳質(zhì)，通常稱為對(duì)流傳質(zhì)。

靜止或?qū)恿髁鲃?dòng)的流體內(nèi)分子擴(kuò)散湍流核心區(qū)渦流擴(kuò)散（流體質(zhì)點(diǎn)的湍動(dòng)和旋渦來傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象）相際對(duì)流傳質(zhì)模型

雙膜理論要點(diǎn)：氣液兩相相互接觸時(shí)，氣液兩相間存在著穩(wěn)定的相界面，兩側(cè)各有一個(gè)很薄的靜止膜。A分子通過兩層膜的傳質(zhì)方式：定態(tài)的分子擴(kuò)散；**：相界面上氣液兩相處于相平衡狀態(tài)；***：膜外的氣液兩相主體中，由于流體的強(qiáng)烈湍動(dòng)，各處濃度均勻一致。對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)k正比于擴(kuò)散系數(shù)的一次方與實(shí)際情況大體符合，只有表面活性劑存在時(shí)或結(jié)晶界面阻力大一些，據(jù)此模型所確定的傳質(zhì)速率關(guān)系，至今仍是傳質(zhì)設(shè)備設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，可給出許多數(shù)據(jù)，具有普遍意義。

溶質(zhì)滲透理論

要點(diǎn)：氣液兩相在高度湍動(dòng)狀況下互相接觸，不可能存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，且不會(huì)存在兩個(gè)穩(wěn)定的靜止膜層。氣液接觸時(shí)間很短，流體單元在界面上停留一定的時(shí)間后被更換（停留時(shí)間相同）氣體通過不穩(wěn)定擴(kuò)散方式不斷地向流體單元中滲透；表面更新理論

對(duì)滲透理論的修正

否認(rèn)表面上的流體單元具有相同的溶質(zhì)滲透時(shí)間，認(rèn)為液體表面是由不同溶質(zhì)滲透時(shí)間（年齡）的液面單元所構(gòu)成。假設(shè)：不論界面上液面單元暴露時(shí)間多長(zhǎng)，被置換的概率是均等的，即更新頻率與年齡無關(guān)。傳質(zhì)實(shí)例降膜塔：層流流動(dòng)膜厚度越大，傳質(zhì)系數(shù)越小。方程k=3.41D/LL