第七章质量传递基础 女交大化工原理电子遝 7.1概述 7.2分子传质 7.3一维稳定分子扩散 74对流传质 7.5传质设备简介 件 返回
返回 西安交大化工原理电子课件1 返回 第七章 质量传递基础 7.1概述 7.2分子传质 7.3一维稳定分子扩散 7.4对流传质 7.5传质设备简介
7.1.1化工生产中的传质过程 妥交大化工原理电子遝件 交质量传递(简称传质)是指物质从一处向另一处转移, 包括相内传质和相际传质两类,前者发生在同一个 相内,后者则涉及不同的两相 传质是一个速率过程,严格地讲这个过程的推动力是 化学位差,其中包括浓度差,温度差,压力差等等。 但最常见的传质过程都是因浓度差而引起的 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 2 返回 7.1.1化工生产中的传质过程 质量传递（简称传质）是指物质从一处向另一处转移， 包括相内传质和相际传质两类，前者发生在同一个 相内，后者则涉及不同的两相。 传质是一个速率过程，严格地讲这个过程的推动力是 化学位差，其中包括浓度差，温度差，压力差等等。 但最常见的传质过程都是因浓度差而引起的
化学工业中,涉及相际传质的单元操作较多,常见的有 安 交1气(汽)一液系统 大吸收:混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中的过程 化解吸:为吸收的逆过程。 蒸馏:不同物质在气液两相间的相互转移 气体增(减)湿:湿分由液相(气相)向气相(液相)转移。 原 理2液液系统 萃取:溶质由一液相转入另一液相。这是在液体混合物中加 子遝件 入另一不相溶的液相物质,使原混合物组分在两液相中 重新分配的过程。 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 3 返回 化学工业中，涉及相际传质的单元操作较多，常见的有： 1.气（汽）－液系统 吸收：混合气体中可溶组分由气相传递到液相溶剂中的过程。 解吸：为吸收的逆过程。 蒸馏：不同物质在气液两相间的相互转移。 气体增(减）湿：湿分由液相（气相）向气相（液相）转移。 2.液-液系统 萃取：溶质由一液相转入另一液相。这是在液体混合物中加 入另一不相溶的液相物质，使原混合物组分在两液相中 重新分配的过程
3.液一固系统 西安交大化工原 结晶:溶质由液相趋附于溶质晶体的表面,转为固相,使 晶体长大 大固液萃取(简称浸沥或浸取):溶质由固相转入液相。由 于固体混合物一般是多相系,故浸沥常属多相系的 分离 4.气一固系统 理千燥:加入热量使液体气化,从固体的表面或内部转入 气相。 子吸附:物质由气相趋附于固体表面(主要是多孔性固体 的内表面),吸附平衡是过程进行的极限。 件 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 4 返回 3．液－固系统 结晶：溶质由液相趋附于溶质晶体的表面，转为固相，使 晶体长大。 固液萃取（简称浸沥或浸取）：溶质由固相转入液相。由 于固体混合物一般是多相系，故浸沥常属多相系的 分离。 4．气－固系统 干燥：加入热量使液体气化，从固体的表面或内部转入 气相。 吸附：物质由气相趋附于固体表面（主要是多孔性固体 的内表面），吸附平衡是过程进行的极限
7.1.2相组成的表示法 安1.质量分率和摩尔分率 交 均相混合物中某组分A的质量A占混合物总重量m 大的分率称为组分A的质量分率: 化 P22 愿2.质量比和摩尔比 理以B为参照组分,则 子质量比a=4-2 摩尔比x=2 X 件 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 5 返回 7.1.2相组成的表示法 １．质量分率和摩尔分率 均相混合物中某组分Ａ的质量 占混合物总重量ｍ 的分率称为组分Ａ的质量分率 ： ２.质量比和摩尔比 以Ｂ为参照组分，则 质量比 摩尔比
西3.质量浓度和物质的量浓度 安浓度:是单位体积中的物质量,物质量可用质量或 交物质的量(单位为mol或kmol)来表示,相应的就有质 大量浓度和物质的量浓度。记V为均相混合物的体积,单 化位为p4则 工组分A的质量浓度 原理电子遝件 g 电混合物的总的物质的量浓度即混合物的密度) ?2 kcg/m 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 6 返回 3.质量浓度和物质的量浓度 浓度：是单位体积中的物质量，物质量可用质量或 物质的量（单位为mol或kmol）来表示，相应的就有质 量浓度和物质的量浓度。记V为均相混合物的体积，单 位为 ，则 组分A的质量浓度 混合物的总的物质的量浓度 （即混合物的密度）
西72.1费可定律 安 实验表明,在二元混合物(A+B)中,组分的扩散通 交 量与其浓度梯度成正比,这个关系称为费克(Fick)定 律。如果扩散沿z方向进行, 大 化 JA.=-CD AB d 王当C是常数时,上式成为 原 dc 狸根据“通量一速度Ⅹ浓度”,费克定律中的扩散通量 电也可写成扩散速度的形式: 子遝件 J =uAdc Ad 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 7 返回 7.2.1费可定律 实验表明，在二元混合物（A+B）中，组分的扩散通 量与其浓度梯度成正比，这个关系称为费克（Fick）定 律。如果扩散沿z方向进行， 当 是常数时，上式成为 根据“通量＝速度╳浓度” ，费克定律中的扩散通量 也可写成扩散速度的形式： , A A z AB z dx J CD d = − C , A A z AB z dc J D d = − A Ad Ad J = u c
妥交 、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关 大其量级为10°m4通常对于二元气体A、B的相互 化扩散,A在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数 工相等,因此可略去下标而用同一符号D表示,即 原 D=D=D 理对于二元气体扩散系数的估算,通常用较简单的 电由富勒(Fulr)等提出的公式: 子遝件 0.01017 MM P∑v1)+Cv2)22 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 8 返回 一、气体中的扩散系数 气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关， 其量级为 。通常对于二元气体Ａ、B的相互 扩散，Ａ在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数 相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即 对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的 由富勒（Fuller）等提出的公式： 5 2 10 / m s − D D D AB BA = = 1.75 1/3 1/3 2 1 1 0.0101 [( ) ( ) ] A B A B T M M D P v v + = +
二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多,因此也 交体的扩散系数要比气体的小得多,其量级为 10m8/s 妥交大化工原理 化对于很稀的非电解质溶液(溶质A十溶剂B),其扩散系 数常用 Wilke-Chang公式估算: DR=7.4X10-Is(OMR)'T m/s 0.6 μA 电对给定的系统,可由温度T下的扩散系数推算下的D,如 子下: D=D 件 9 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 9 返回 二、液体中的扩散系数 由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也 体的扩散系数要比气体的小得多，其量级为 。 对于很稀的非电解质溶液（溶质Ａ＋溶剂Ｂ），其扩散系 数常用Wilke-Chang公式估算： 对给定的系统，可由温度 下的 扩散系数推算 下的 ，如 下： 9 2 10 / m s − 15 0.6 ( ) 7.4 10 T B AB A M T D V − = 2 m s/ T1 D1 T2 D2 2 1 2 1 1 ( ) T D D T =
生物物质的扩散系数 对于水溶液中生物溶质扩散系数的估算,当溶质相对 女于分子质量小于1000其分子体积小于500cm, 交可用式: D I5(OMR)T AB =74×10 0.6 大化工原理电子遝件 否则,宜用下式( Polson方法): 940×1017 AB (M,)3 S 返回
返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 10 返回 三、生物物质的扩散系数 对于水溶液中生物溶质扩散系数的估算，当溶质相对 于分子质量小于1000或其分子体积小于500 时， 可用式： 否则，宜用下式（Polson方法）： 15 0.6 ( ) 7.4 10 T B AB A M T D V − = 2 m s/ 3 cm mol / 15 1/3 9.40 10 ( ) AB A T D M − = 2 m s/