第一章傳質(zhì)概論

第三篇質(zhì)量傳輸?shù)谝徽沦|(zhì)量傳輸?shù)幕靖拍?/p>

1.1概述―認識傳質(zhì)

1.2兩種質(zhì)量傳輸方式

1.3傳質(zhì)通量第二章質(zhì)量傳輸微分方程

2.1微分方程的導(dǎo)出

2.2單值條件（定值條件）第三章分子擴散傳質(zhì)

3.1概述

3.2菲克第一定律擴散系數(shù)

3.3擴散機理與擴散系數(shù)

3.4穩(wěn)態(tài)一維擴散傳質(zhì)

3.5不穩(wěn)態(tài)擴散傳質(zhì)—菲克第二定律第四章對流流動傳質(zhì)質(zhì)量傳輸課件1.1概述——認識傳質(zhì)我們大家都學(xué)過化學(xué)，知道化學(xué)反應(yīng)過程有三個基本環(huán)節(jié)，不但需要有參與反應(yīng)的物質(zhì)，更重要的是參與反應(yīng)的物質(zhì)必須接觸，接觸以后才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；而且，反應(yīng)的產(chǎn)物必須及時的排除，及時離開反應(yīng)現(xiàn)場，否則過高的產(chǎn)物濃度會影響反應(yīng)的繼續(xù)進行。那么這個參與反應(yīng)的物質(zhì)從其它地點“趕往”反應(yīng)地點的過程，反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)地點離開、“排除”到其它地方的過程，都是物質(zhì)傳輸?shù)倪^程，在“三傳”上，也叫質(zhì)量傳輸過程。我們要想控制反應(yīng)過程，我們希望的反應(yīng)如何進得快一點、徹底一點，我們不希望的反應(yīng)如何盡量慢、盡量少地發(fā)生，都需要研究物質(zhì)的傳輸過程。第一章質(zhì)量傳輸?shù)幕靖拍钯|(zhì)量傳輸課件熱量傳輸課件反應(yīng)物A產(chǎn)物AmBn

反應(yīng)物B物質(zhì)濃度冶金過程是一個高溫化學(xué)反應(yīng)過程，它充滿了質(zhì)量傳輸現(xiàn)象。它發(fā)生在不同的物質(zhì)之間、或不同的相之間、或同一體系的不同地點之間；冶金過程是一個多相反應(yīng)體系，控制反應(yīng)的傳質(zhì)過程大多數(shù)則發(fā)生在兩相物質(zhì)之間。后面要講，因為相際之間的傳質(zhì)主要靠擴散。為什么這么說呢?高溫反應(yīng)的一個特點就是：在過程的三個基本環(huán)節(jié)中，由于反應(yīng)物質(zhì)的活化能都比較高，因此化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)往往不是整個過程的限制性環(huán)節(jié)。前面已篇我們講述了傳熱過程。如果說傳熱過程影響冶金反應(yīng)的進行，那么在大多數(shù)情況下它是間接影響的，盡管許多情況下這個影響非常之大；而物質(zhì)傳輸對冶金反應(yīng)的影響則是直接的，因此多數(shù)情況下是最重要的影響。質(zhì)量傳輸課件那個環(huán)節(jié)起決定作用呢？傳質(zhì)限制環(huán)節(jié)傳熱限制環(huán)節(jié)化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)也就是說，如果體系的吉布斯自由能能夠降低，只要參與反應(yīng)的物質(zhì)能夠順利地接觸，只要反應(yīng)產(chǎn)物能夠順利排出，那么，這個反應(yīng)都能順利進行。因此，“使反應(yīng)物質(zhì)能夠順利接觸、排出”的這個傳質(zhì)過程，往往是高溫冶金過程的關(guān)鍵性和限制性環(huán)節(jié)，它決定著整個冶金過程進行的快慢，甚至決定是否能夠進行，因而成為直接影響冶金過程的傳輸現(xiàn)象。例如濺渣護爐過程氣化脫磷反應(yīng)。

物質(zhì)傳輸過程，也叫質(zhì)量傳輸，簡稱傳質(zhì)。傳質(zhì)的機理從微觀上說，是以傳質(zhì)的不同形式而不同，從宏觀上說都是遵從熱力學(xué)第二定律，也就是“熵增”原理。什么是傳質(zhì)？質(zhì)量傳輸課件從熵增原理（熱力學(xué)機率增大）說，只要有濃度差存在，傳質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)生是必然的。1.2兩種質(zhì)量傳輸方式質(zhì)量傳輸?shù)幕痉绞接袃煞N：①分子擴散傳質(zhì)

地點：一般說來，擴散傳質(zhì)發(fā)生在固體介質(zhì)中、或靜止的流體介質(zhì)中、或作層流流動的流動介質(zhì)中。 機理：從微觀上說，它是依靠物體微觀粒子的隨機分子運動（布朗運動）發(fā)生的，由于熵增原理的作用，當(dāng)存在濃度差時，分子從濃度高的地方運動到濃度低的地方后，返回濃度高的地方的幾率相對較小，從而在濃度差的作用下導(dǎo)致了分子的定向運動，使?jié)舛融呌诰鶆蛞恢拢瑥亩瓿珊暧^的物質(zhì)傳輸。質(zhì)量傳輸課件分子擴散傳質(zhì)對流流動傳質(zhì)高濃度區(qū)低濃度區(qū)濃度趨于平衡質(zhì)量傳輸課件 類比：擴散傳質(zhì)與傳導(dǎo)傳熱、粘性動量擴散過程的背景都是微觀粒子的隨機運動，因此，擴散傳質(zhì)與粘性動量擴散、導(dǎo)熱密切相關(guān)，有著類似的數(shù)學(xué)表達式：菲克擴散定律傅立葉導(dǎo)熱定律牛頓粘性定律式中，jA

或JA表示與n相反方向上的擴散傳質(zhì)通量，即單位時間內(nèi)通過單位面積的物質(zhì)的量，分別為g·m-2·s-1，和mol·m-2·s-1；

質(zhì)量傳輸課件能滲透的金屬膜不能滲透的器壁接高壓（p１）容器接高壓（p２）容器氣體通過金屬隔膜中的擴散示意圖質(zhì)量傳輸課件DA

是A物質(zhì)在介質(zhì)中的擴散系數(shù)，m2·s-1，與濃度表示方式無關(guān)；ρA和CA分別為A物質(zhì)的濃度，單位分別為g·m-3和mol·m-3；n為A物質(zhì)等濃度曲面的法線方向長度，單位為m。特點通常無流動情況下，分子擴散傳質(zhì)很緩慢，傳輸?shù)奈镔|(zhì)量是很小的。質(zhì)量傳輸課件②對流傳質(zhì)（對流流動傳質(zhì)）對流傳質(zhì)特點地點機理類比流向傳質(zhì)傳質(zhì)方向與流體宏觀流動方向一致發(fā)生在同相流體不同濃度部分之間依靠宏觀的流體流動來傳輸物質(zhì)熱對流非流向傳質(zhì)傳質(zhì)的方向與流體宏觀流動方向垂直，有邊界層存在多發(fā)生在不同濃度的相際之間相內(nèi)有流動但相際之間沒有宏觀的流動，是分子擴散和對流的共同結(jié)果對流給熱質(zhì)量傳輸課件流向傳質(zhì)：當(dāng)傳質(zhì)方向與流體流動方向一致時，A物質(zhì)在介質(zhì)中傳質(zhì)通量為：其中，vA

是A物質(zhì)的流動速度，v是流體的流動速度，顯然vA應(yīng)該包括因擴散（包括湍流擴散）而造成的A物質(zhì)流動速度部分vA*

。質(zhì)量傳輸課件注意：式中：式中：或：質(zhì)量傳輸課件其中包含：非流向傳質(zhì)：當(dāng)對流流動傳質(zhì)發(fā)生在相際之間時，傳質(zhì)方向一般垂直于流動方向，類比于對流給熱（包括湍流、層流）：質(zhì)量傳輸課件1.3關(guān)