西北大学化工原理P学第二节气液直接接触时的传热与传质一、过程的分析1、过程的方向温度是传热方向的判据：分压是传质方向的判据，饱和湿空气Pe=p传质方向发生逆转的原因：Pe=f（t）但不饱和气体的温度与水汽分压p是两个独立变量
西北大学化工原理 第二节 气液直接接触时的传热与传质 一、过程的分析 1、过程的方向 温度是传热方向的判据； 分压是传质方向的判据。 饱和湿空气 Pe=p 传质方向发生逆转的原因：Pe=f（t）但不饱和气体 的温度与水汽分压p是两个独立变量
西北大学化工原理P学例题：温度为30℃，水汽分压为2kPa的湿空气与50℃的水接触，判断热、质传递的方向
西北大学化工原理 例题：温度为30℃，水汽分压为2kPa的湿空气与 50℃的水接触，判断热、质传递的方向
西北大学化工原理TCYP学2、过程的速率q= α(0, -t)式中 q一传热速率，kJ/s.m2α一气相对流给热系数，kJ/s.m2.℃θ；一气液界面温度，℃t一气体温度，℃一般地，α 液体>>α气体;0,～0q=α(0-t)
西北大学化工原理 2、过程的速率 = α θ − tq )( 式中 q—传热速率，kJ/s.m2 α—气相对流给热系数，kJ/s.m2.℃ θi—气液界面温度，℃ t —气体温度，℃ 一般地， α液体＞＞ α气体； θi≈θ tq )( = α θ i −
西北大学化工原理TCYP学传质速率式Nμ=k(p,-水汽)Na一传质速率，kmol/s.m2;kg一气相传质分系数，kmol/s.m2.kpa湿度：单位质量的干气体带有的水汽量kg水汽/kg干气MP水汽p一气相总压，kPa;水HM气M一摩尔质量。p-P水汽对空气一水系统P水汽H = 0.622p-P水汽
西北大学化工原理 传质速率式 （ sgA −= ppkN 水汽） NA—传质速率，kmol/s.m2； kg—气相传质分系数， kmol/s.m2.kpa 湿度:单位质量的干气体带有的水汽量, kg水汽/kg干气 水汽 水汽 气 水 pp p M M H − ×= p—气相总压，kPa； M—摩尔质量。 对空气—水系统 水汽 水汽 pp p H − = 622.0
西北大学化工原理SPRy以湿度差为推动力的传质速率式kg/s. m2N.=kμ(Hs-H)ku一以湿度差为推动力的气相传质系数，kg/s.m2;H一气相中水汽分压等于水温下的饱和蒸汽压时气体的湿度；Na一单位时间、单位面积所传递的水分质量数，kg/s.m2。psHs = 0.622p-psPs一水温下的饱和蒸汽压
西北大学化工原理 以湿度差为推动力的传质速率式 HHkN )( = SHA − kg/s.m2 kH—以湿度差为推动力的气相传质系数，kg/s.m2; Hs—气相中水汽分压等于水温下的饱和蒸汽压时气体的湿度； NA—单位时间、单位面积所传递的水分质量数，kg/s.m2。 S S S pp p H − = 622.0 pS—水温下的饱和蒸汽压
西北大学化工原理PY3、过程的极限单一传热过程的极限是温度相等，达到热平衡状态：但一传质过程的极限是气相分压与液相平衡分压相等，达到相平衡状态热、质同时传递时过程的极限与单一传热过程的极限不同，分两种情况：（1）、液相状态固定不变，气相状态变化一般来说，大量液体与少量气体接触的极限为气体温度接近于液体温度，气相水蒸汽分压接近饱和蒸汽压
西北大学化工原理 3、过程的极限 热、质同时传递时过程的极限与单一传热过 程的极限不同，分两种情况： 单一传热过程的极限是温度相等，达到热平 衡状态；但一传质过程的极限是气相分压与液相 平衡分压相等，达到相平衡状态。 （1）、液相状态固定不变，气相状态变化 一般来说，大量液体与少量气体接触的极限 为气体温度接近于液体温度，气相水蒸汽分压接 近饱和蒸汽压
西北大学化工原理P光学（2）气相状态固定不变，液相状态变化如果气体进口为未饱和状态，则不可能同时达到传热、传质的平衡状态。如果 θ=t，则p<p。，传质过程仍能进行，传质过程（水分汽化）所伴随热效应必破坏已达成的热平衡。相反地，如果p=p。，进口气相不是饱和状态，则必有e<t，继续传热，从而将改变液相温度，破坏原有的平衡。结论：在气相状态固定不变，液相状态变化时，不能同时达到热质传递平衡状态。但过程仍有极限
西北大学化工原理 （2） 气相状态固定不变，液相状态变化 如果气体进口为未饱和状态，则不可能同时达到传 热、传质的平衡状态。如果θ=t，则p<pe，传质过程仍能进 行，传质过程(水分汽化)所伴随热效应必破坏已达成的热平 衡。相反地，如果p=pe，进口气相不是饱和状态，则必有 θ<t，继续传热，从而将改变液相温度，破坏原有的平衡。 结论:在气相状态固定不变，液相状态变化时，不能 同时达到热质传递平衡状态。但过程仍有极限
西北大学化工原理SPR学二、极限温度一湿球温度与绝热饱和温度1、凉水塔塔底液相极限温度一湿球温度液相气相α(t-tw)=k(Hw-H) rw显热水汽化（潜热）界面α、k气体对流给热系数和传质分系数；rw一水温t下的汽化热，kJ/kg;bH一tw温度下的饱和湿度，kg水汽/kg干气力水汽离界面的距离—凉水塔底部的过程图13-3
西北大学化工原理 二、极限温度—湿球温度与绝热饱和温度 W WH W α − = − )()( rHHktt 1、凉水塔塔底液相极限温度—湿球温度 α、kH—气体对流给热系数和传质分系数； rW —水温tW下的汽化热，kJ/kg； HW—tW温度下的饱和湿度，kg水汽/kg干气
西北大学化工原理SPR学PsH.= 0.622p-p(H-H)rw=t-Wα液相的极限温度t决定于三方面因素(1)物系性质：rw、P=f(tw)及与α。、ku有关的物性;（2）气相状态：t、H或气相中的水气分压：(3）流动条件：影响α、k的流动参数
西北大学化工原理 液相的极限温度tW决定于三方面因素： （1）物系性质：rW、Ps=f(tW)及与αg、kH有关的物性； （2）气相状态：t、H或气相中的水气分压； （3）流动条件：影响α、 kH的流动参数。 s s w pp p H − = 622.0 w W H W rHH k tt −−= )( α
西北大学化工原理PRy当流速足够大时，热质传递均以对流为主，且满足：adCpuNu = 0.023 Re08 Pro(Nu = Pr2kμdLSh= 0.023Re0.8 Sc033(Sh=Sc=DPD这样，在温度不变、流速较大时，α 与k之比值与流速无关，而只取决于物系性质与气体状态。对空气-水系统α / k ~1.09α/kg~1.67~2.09对于有机液体和空气系统结论：对于一定物系，t只取决于气相状态（H，t）
西北大学化工原理 当流速足够大时，热质传递均以对流为主，且满足： (PrRe023.0 )Pr 048.0 λμ λ αd Cp Nu = Nu = = (Re023.0 ) 33.08.0 D Sc Ddk Sh ShSc H ρμ = = = ≈ 09.1/ H α k ≈ 09.2~67.1/ H α k 这样，在温度不变、流速较大时， α与kH之比 值与流速无关，而只取决于物系性质与气体状态。 对空气-水系统 对于有机液体和空气系统 结论：对于一定物系，tW只取决于气相状态（H，t）