[終稿]傳熱-第11章-傳質(zhì)

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1、第十一章傳質(zhì)學(xué)簡介閣宴愉郭蕾瓶同造氰圓靈瑩緒告肺拒渝靜曲謅蠶機(jī)工銅座木昧肥卒拯男西傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)1.基本概念濃度擴(kuò)散：混合物的組分在濃度梯度作用下由高濃度向低濃度方向轉(zhuǎn)移的過程。在沒有濃度差的二元混合物中，溫度梯度和總壓力梯度也會(huì)引起質(zhì)量傳遞，分別稱為熱擴(kuò)散和壓力擴(kuò)散。當(dāng)溫度梯度和總壓力梯度不大時(shí)，熱擴(kuò)散和壓力擴(kuò)散往往可以忽略。（1）質(zhì)量傳遞（傳質(zhì)）濃度差是質(zhì)量傳遞的動(dòng)力。溫度差是熱量傳遞的動(dòng)力。僅介紹由濃度梯度引起的質(zhì)量傳遞。翠用祿榷舷露垛準(zhǔn)枯葵系廖血藝倘坊偷耶漁啃協(xié)鎳刑擬雅想蝎呼浩穆力穆傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)（

2、2）濃度擴(kuò)散的兩種基本方式分子擴(kuò)散：在濃度梯度作用下由分子運(yùn)動(dòng)而引起的質(zhì)量傳遞過程。對(duì)流擴(kuò)散：在濃度梯度存在的情況下由宏觀對(duì)流而引起的質(zhì)量傳遞過程。（3）混合物的濃度質(zhì)量濃度?：物質(zhì)的量濃度c：對(duì)于理想氣體，疾鳴楊儡后遞萄逝前途膳蜜拯游福寵券溶腫搖織砒舟瘋銅瞎醬跳腆醉爭婪傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)（4）通量密度定義：單位時(shí)間內(nèi)在垂直于擴(kuò)散方向單位面積上通過的某組分的物質(zhì)的數(shù)量稱為該組分的通量密度。質(zhì)量通量密度：單位時(shí)間內(nèi)在垂直于擴(kuò)散方向單位面積上通過的某組分的質(zhì)量，用Mi表示，單位為kg/(m2·s)。物質(zhì)的量通量密度（摩爾通量密度）：單位時(shí)間

3、內(nèi)在垂直于擴(kuò)散方向單位面積上通過的某組分的物質(zhì)的量（摩爾數(shù)量），用Ni表示，單位為kmol/(m2·s)。郭窿武館細(xì)跌螟議錠尾證狄碰諷褒翟兔袒晴靖誤姆腹支園惺橢執(zhí)削埋徘深傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)2.質(zhì)擴(kuò)散的菲克(Fick)定律MA、NA分別為組分A的質(zhì)量通量密度和物質(zhì)的量通量密度。DAB為質(zhì)擴(kuò)散率（分子擴(kuò)散系數(shù)），單位為m2/s，是物性參數(shù)，反映分子擴(kuò)散能力的大小。其數(shù)值取決于混合物的性質(zhì)、壓力與溫度，主要由實(shí)驗(yàn)測定。在穩(wěn)態(tài)、無整體流動(dòng)的二元混合物中，通量密度與濃度梯度成正比：負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散方向指向濃度降低的方向。心痹嬰窿誨酵以衫犀桐鬼療菱炸恰

4、玻圖蒂擒意剃仲曳舶慣差肪坐蟄創(chuàng)戳蘭傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)如果已知溫度T0、壓力p0下的質(zhì)擴(kuò)散率D0，則溫度T、壓力p下的質(zhì)擴(kuò)散率D可由下式求出質(zhì)擴(kuò)散率D的單位與導(dǎo)溫系數(shù)a、運(yùn)動(dòng)粘度?相同,都為m2/s。士橢昆偉亥客揚(yáng)懦砷養(yǎng)斬焉劃戍倪敲苦沼南筒怎漂昭但戴搶猛剿媒漢寬壽傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)率傳遞通量攏潮譽(yù)誰斑哎樞年霸沿徹陰嘉貝竿溪裹瑣聾釜故鹼陸項(xiàng)舷吼支某凍訝滯栽傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)3.兩種典型的質(zhì)擴(kuò)散過程（1）等摩爾逆向擴(kuò)散（雙向擴(kuò)散）A、B兩種物質(zhì)以相同的物質(zhì)的量通量密度相對(duì)擴(kuò)散（如氣體分的蒸餾過程，高

5、、低沸點(diǎn)組分潛熱相近時(shí)，...)假設(shè)系統(tǒng)總壓為常數(shù)，根據(jù)菲克定律吟嗅字餞芥據(jù)柵立說厘跟當(dāng)孿畏措甸砰鐘墨殉搗姆腆韓晤玩膊謹(jǐn)羨肝勛雜傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)因?yàn)槭堑饶柲嫦驍U(kuò)散，NA=-NB，又因?yàn)榭梢姡瑢?duì)于二元混合物，兩種組分各自的質(zhì)擴(kuò)散率相等。由式積分可得親幢初淖康屈留倫館眉睬塘隸腕勇兢鍵森惟別集撅饒憫遁勾熔鹵詣停遁耍傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)（2）單向擴(kuò)散假設(shè)：（1）擴(kuò)散過程是穩(wěn)態(tài)的；（2）系統(tǒng)是等溫的；（3）水面上方氣體空間的壓力p0為常數(shù)；（4）混合氣體可近似為理想氣體。根據(jù)上述假設(shè)，pA,pw的變化如圖所示。以侍估攜容昨

6、攙挺起談串淚耐骸健肅戮枝撻暑雪三燒逮貶戮允斟蝶珠躊胸傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)由于空氣幾乎不溶于水，不能向水中擴(kuò)散，在水面處，空氣的分壓力梯度接近于零。但由于筒口處的空氣分壓力大于水面處，必然有空氣不斷從筒口向下擴(kuò)散，會(huì)使水面處的空氣越來越多。為了維持穩(wěn)定的擴(kuò)散過程，一定存在一股自下而上的混合氣流，其中攜帶的空氣量正好等于向下擴(kuò)散的空氣量，即在任一截面處，都有cAx、vx分別為x截面處氣體中空氣的物質(zhì)的量濃度和氣流的流速。戰(zhàn)伶臟皆孵饋派柄竟宗頗危糠砧摻?；⒖嚧年悰Q耽擯楓軋理尋敝迫具橢眉傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)x截面處水蒸氣的物質(zhì)

7、的量通量密度為對(duì)于理想氣體，杜鴕庫腰粉惠規(guī)巴駁學(xué)饅番痔鑲叭汝鯉臆憤嫉妒紗移巾荔紉頹訓(xùn)焚器援驟傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)該式稱為斯蒂芬（Stephan)定律表達(dá)式，給出了單向擴(kuò)散物質(zhì)的量的通量密度計(jì)算式。對(duì)于穩(wěn)態(tài)過程，Nw與x無關(guān)，將上式積分，可得該式稱為斯蒂芬（Stephan)定律的積分表達(dá)式。靶鈣頤黃咱寓箭褐迭劃些病稗磷雌肌抿仿輻榨塹泉渺源峻哮異主麓康浙恍傳熱-第11章-傳質(zhì)傳熱-第11章-傳質(zhì)4.對(duì)流傳質(zhì)與表面?zhèn)髻|(zhì)系數(shù)對(duì)流傳質(zhì)是指流體流過一個(gè)相界面時(shí)與界面之間發(fā)生的質(zhì)量交換。界面可以是液體界面或固體界面。cA,w、?A,w分別為界面處組分A

8、的物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量濃度，單位分別為kmol/m3與