8.3扩散和单相传质 小至可认为其推动力为零,则相界面上气、液组成满足相平衡关 系,这样总过程的速率将由两个单相即①步气相和③步液相内的 传质速率所决定。无论是气相还是液相,物质传递的机理包括以 下两种。 (1)分子扩散。类似于传热中的热传导,是分子微观运动的宏 观统计结果。混合物中存在温度梯度、压强梯度及浓度梯度都会 生分子扩散,本章仅讨论因浓度梯度而造成的分子扩散速率 发生在静止或层流流体里的扩散就是分子扩散。 ()对流传质。是凭藉流体质点的湍流和漩涡而引起的扩散称 为对流传质。发生在湍流流体里的传质除分子扩散外更主要的是 对流传质 将一勺砂糖投于杯水中,片刻后整杯的水都会变甜,这就是分子扩 散的结果。若用勺搅动杯中水,则将甜得更快更均匀,那便是对流传质 的结果。 以下仅讨论定态条件下双组分物系的分子扩散和对流传质
8.3 扩散和单相传质 小至可认为其推动力为零，则相界面上气、液组成满足相平衡关 系，这样总过程的速率将由两个单相即①步气相和③步液相内的 传质速率所决定。无论是气相还是液相，物质传递的机理包括以 下两种。 ⑴分子扩散。类似于传热中的热传导，是分子微观运动的宏 观统计结果。混合物中存在温度梯度、压强梯度及浓度梯度都会 产生分子扩散，本章仅讨论因浓度梯度而造成的分子扩散速率。 发生在静止或层流流体里的扩散就是分子扩散。 ⑵对流传质。是凭藉流体质点的湍流和漩涡而引起的扩散称 为对流传质。发生在湍流流体里的传质除分子扩散外更主要的是 对流传质。 将一勺砂糖投于杯水中，片刻后整杯的水都会变甜，这就是分子扩 散的结果。若用勺搅动杯中水，则将甜得更快更均匀，那便是对流传质 的结果。 以下仅讨论定态条件下双组分物系的分子扩散和对流传质
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 (1)费克定律 只要流体内部有浓度梯度,就会产生分子扩散,在恒温恒压 下,一维分子扩散速率可用费克定律表达如下 D AB ds Kmol 浓度柳d指向浓度增加的方向,而扩散向浓度降低的方 向进行,故式中加一负号。为组分A在双组分混合物A、B中的扩 散系数
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 ⑴费克定律 只要流体内部有浓度梯度，就会产生分子扩散，在恒温恒压 下，一维分子扩散速率可用费克定律表达如下 ： 浓度梯度 指向浓度增加的方向，而扩散向浓度降低的方 向进行，故式中加－负号。为组分A在双组分混合物A、B中的扩 散系数。 d dC J D A A = − AB d dCA m s Kmol 2 4 m Kmol s m 2
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 对双组分混合物,在总浓度(对气相也可说总压)各处相等 及CM=CA+CB=常数的前提下,也有 dca dCB d6= ds J4=-JB(前提为C常数,对气压为总压p不变) 也就是说费克定律中的2”为“分子对称面”,A、B两 组分的分子扩散速率大小相等,方向相反,否则就不能保证总浓 度(碳总压)不变。 dc AB Ba do D=D,=D
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 对双组分混合物，在总浓度（对气相也可说总压）各处相等 及 ＝常数的前提下，也有 (前提为 常数，对气压为总压 不变) 也就是说费克定律中的“ ”为“分子对称面” ，A、B两 组分的分子扩散速率大小相等，方向相反，否则就不能保证总浓 度 （或总压 ）不变。 CM = CA +CB d d d dCA CB = − A B J = −J CM P 2 m CM P d d ) d d ( A BA B A B AB C D C J = −J = − −D = − DAB = DBA = D
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 (2)分子扩散与主体流动 气液相界面只允许溶质A溶解穿过,惰性气体B不能溶解穿过, 也不允许溶剂S逆向汽化通过。 由于界面处A组分不断地溶解被吸,c>c,A组分存在浓 dc 度梯度dδ,其方向指向A组分浓度高的方向为正,而A组分的分 子扩散方向与其相反,朝界面扩散JA 惰性气体B组分由于不能被液体吸收,故B组分在相界处的浓 度高于气相主体,B>BB组分存在浓度梯度d,其方向指向B 组分浓度高的方向为正,而B组分的分子扩散方向与其相反,朝 气相主体扩散
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 ⑵分子扩散与主体流动 气液相界面只允许溶质A溶解穿过，惰性气体B不能溶解穿过， 也不允许溶剂S逆向汽化通过。 由于界面处A组分不断地溶解被吸， ，A组分存在浓 度梯度 ，其方向指向A组分浓度高的方向为正，而A组分的分 子扩散方向与其相反，朝界面扩散 惰性气体B组分由于不能被液体吸收，故B组分在相界处的浓 度高于气相主体， B组分存在浓度梯度 ，其方向指向B 组分浓度高的方向为正，而B组分的分子扩散方向与其相反，朝 气相主体扩散， i c c A A d d A c J A → B B i c c B d d c z B J
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 静止或层流气层(膜 0 C oI P 气相主体 面 液相主体 扩散方向z 图8-7分子的扩散 总浓度CM=CA+CB=CA+CB
8.3.1双组分混合物中的分子扩散 总浓度 CM = CA +CB = CAi +CBi 静止或层流气层（膜） 气 相 主 体 液 相 主 体