浙江大学：《化工原理》本科课程教学资源（PPT课件）第七章 质量传递基础 §7.1 概述 §7.2 分子扩散

幻灯片1目录 6圆墨传础 §71概述 、化工生产中的传质过程 、相平衡 相组成的表示方法 四、传质方式 §7.2分子扩散 、费克定律 广义费克定律 双组分、一维、稳态分子扩散过程举例 v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 6/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 6/23 幻灯片1目录 §7.1 概述 一、化工生产中的传质过程 二、相平衡 三、相组成的表示方法 四、传质方式 §7.2 分子扩散 一、费克定律 二．广义费克定律 三．双组分、一维、稳态分子扩散过程举例

第七章质量传递 动量传递 三传热量传递 质量传递 是指物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作 用下,从一处向另一处的转移,包括相内传质和相 际传质两类。 v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 7/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 7/23 第七章 质量传递      质量传递 热量传递 动量传递 三 传 是指物质在浓度差、温度差、压力差等推动力作 用下，从一处向另一处的转移，包括相内传质和相 际传质两类

§71概述 化工生产中的传质过程 气一液系统:如吸收、解单元操作 汽一液系统:如蒸馏、精儷作 液一液系统:如液液萃取攤作 液一固系统:如结晶、浸瓖作 相界面 水 气一固系统:如干燥操作 气相(乙醇水) 气相主体 p液相主体 乙醇∧水, 传质方向 C p0液相(乙醇水) C 空气+氨气 蒸馏 v浙江大学本科生课程 吸收 化工原理 第七章质量传递基础 8/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 8/23          气 — 固系统：如干燥操作 液 — 固系统：如结晶、浸取操 作 液 — 液系统：如液液萃取操作 汽 — 液系统：如蒸馏、精馏操 作 气 — 液系统：如吸收、解吸等单元操作 相界面 水 pG 气相主体 pi 液相主体 传质方向 Ci CL 空气+氨气 吸收 气相 （乙醇-水） 乙醇 水 液相（乙醇-水） 蒸馏 §7.1 概述 一、化工生产中的传质过程

§71概述 分离{均相混合物 非均相混合物 加入另外一种物质作离剂 方法加入能量 如场,如浓度场、温、电场、磁场等相 >空气 液相主体 C1液相主体 传质方向 水 湿物料 ■■ 煤焦油(含苯酚) 干燥 液液萃取 v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 9/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 9/23 空气 水 湿物料 干燥 相界面 苯 CG 液相主体 Ci 液相主体 传质方向 CL 煤焦油（含苯酚） 液液萃取    非均相混合物 均相混合物 分离     加场，如浓度场、温度场、电场、磁场等 加入能量 加入另外一种物质作为分离剂 方 法 §7.1 概述

§71概述 相平衡相际间传质的最终状态 与热平衡不同之处: 相界面 水 ▲达到相平衡时,一般两相浓度 不相等 气相主体 p1液相主体 ▲达到相平衡时,传质过程仍在 传质方向 进行,只不过通过相界面的某 组分的净传质量为零,因此属动 态平衡。 什t 空气+氨气 吸收 v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 10/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 10/23 相界面 水 pG 气相主体 pi 液相主体 传质方向 Ci CL 空气+氨气 吸收 二、相平衡--------相际间传质的最终状态 §7.1 概述 与热平衡不同之处： ▲达到相平衡时，一般两相浓度 不相等。 ▲达到相平衡时，传质过程仍在 进行，只不过通过相界面的某一 组分的净传质量为零，因此属动 态平衡

§71概述 、相组成的表示方法 摩尔分率xA(或vA) 质量分率 摩尔比XA(或YA)= 质量比aA B 摩尔浓度CA=,,km0m3质量浓度p4= kg/m3 n 混合物总摩尔浓度C= 混合物总质量浓度p= 对气体,还可以用p4表示浓度 v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 11/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 11/23 摩尔分率 n n x y A A (或 A ) = 质量分率 m m a A A = 摩尔比 B A A A n n X (或Y ）= 质量比 B A A m m a = 摩尔浓度 V n C A A = ，kmol/m3 质量浓度 V mA  A = ，kg/m3 混合物总摩尔浓度 V n C = 混合物总质量浓度 V m  = 对气体，还可以用pA 表示浓度 §7.1 概述 三、相组成的表示方法

§71概述 思考 1.双组分均相物系(A、B)的摩尔分率之和等于多少? 质量分率之和呢?xA+xB=1aA+aB=1 2.x与aA的关系? a/M a/Mta/m+ A M +xB M B 十 3.双组分均相物系中,x与X的关系?m与的关系? 1+X 1+a 4.x4与CA的关系?aA与P4的关系? C=xc PA=AP 到小浙江大学本种科士性 化工原理 第七章质量传递基础 12/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 12/23 思考： 1． 双组分均相物系（A、B）的摩尔分率之和等于多少？ 质量分率之和呢？ 2．xA与 aA的关系？x A + x B = 1 a A + aB = 1 + +  = A A B B A A A a M a M a M x / / / + +  = A A B B A A A x M x M x M a §7.1 概述 3．双组分均相物系中，x 与 X 的关系？aa与 的关系？ 4．xA与 CA的关系？aA与 A 的关系？ x x X − = X 1 X x + = 1 a a a − = a 1 a a + = 1 CA = x A C  A = a A 

§71概述 5.CA与p4的关系?C A 6.对理想气体,C与p的关系?y与p?p与p? PA A 丿RT n P V RT M PM PA RT 通用气体常数R=8314J/kmol·K v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 13/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 13/23 5．CA与 A 的关系？ 6．对理想气体，C 与 p 的关系？y 与 p？ρ与 p？ RT p V n C A A A = = 通用气体常数R = 8314J / kmol  K A A A M C  = RT P V n C = = P p n n y A A A = = RT p M V M n V mA A A A A  A = = = §7.1 概述

§71概述 四.传质方式 分子扩散:静止的或魔流动的流体中 传质方式 靠分子运动来进行传小方式 对流传质:在湍流流动, 靠流体质点的脉动来,传质的方式 v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 14/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 14/23        靠流体质点的脉动来进行传质的方式 对流传质：在湍流流动中 ， 靠分子运动来进行传质的方式 分子扩散：静止的或层流流动的流体中， 传质方式 §7.1 概述 四．传质方式

§72分子扩散 .费克定律 表示扩散方向与浓度梯度方向相反 dc AB 相界面 A在B中的扩散系数ms 气相 ■■■■■■■■■■■ 液相 扩散通量,kmo/m2s 传质方向 费克定律的其它表达形式: ■■■■■■■ =-0o d=-DAB d ert dab dp AB rt dz v浙江大学本科生课程 化工原理 第七章质量传递基础 15/23

浙江大学本科生课程 化工原理 第七章 质量传递基础 15/23 dz dC J D A A,z = − AB 相界面 气相 液相 传质方向 扩散通量，kmol/m2 s 表示扩散方向与浓度梯度方向相反 A 在 B 中的扩散系数 m2 /s 一．费克定律 §7.2 分子扩散 费克定律的其它表达形式： ( ) dz dp RT D dz d p RT D dz dx J CD A AB A AB A A,z = − AB = − = −