西北大学化工原理电子教案 通常，②的传质阻力小，那么N很大，可认为界面上传质迅速达平衡，即气、液两相 的平衡溶质浓度满足相平衡关系，总传质过程的阻力主要集中在气相和液相内，总过程速率 决定于两个单相，即气相内的传质速率和液相内的传质速率。 传质的方式： (1)分子扩散一流体内部某一组分存在着浓度差或分压差，分子微观运动导致该组分 从高浓度处传递到低浓度处，这种现象称为分子扩散。 (2)对流传质一物质宏观运动的结果。（对流传质） 以下针对定态条件下双组分物质来分别介绍传质的这两种方式分为扩散和对流传质。 8.3.1双组分混合物中的分子扩散 双组分A(被吸收)+B(惰性组分)也称单组分吸收 费克定律传质中的分子扩散类似于传热中的热传导，扩散规律也类似于导热，即与浓度梯 度成正比。对于双组分物系，在一维定态条件下，其扩散规律为： JA=-DAB de4一扩散方向Z上的浓度梯度kmol/m 上式称为费克定律。 d, 式中CA一A组分的浓度kmol/m3 Ja—组分A的扩散通量。亦叫扩散速率kmol/sm2 DAB—组分A在组分B中的扩散系数ms 动量传递： d 物性参数，DB也是物性参数，D4B要有实验测定。 热传递： 9=-1” 我们在此讨论问题的前提： ①双组分、②定态、③总压或总浓度定值，温度一定。 即CM=C4+CB=常数（但并不意味CC为定值） dc dce=0 dzdz 把费克定律运用于B组分：J。=-D1号 对双组分混合物DAB=DBA .J=-Jp 这说明组分B的扩散与组分A的扩散同时存在大小相等，方向相反。 11
西北大学化工原理电子教案 通常，②的传质阻力小，那么 很大，可认为界面上传质迅速达平衡，即气、液两相 的平衡溶质浓度满足相平衡关系，总传质过程的阻力主要集中在气相和液相内，总过程速率 决定于两个单相，即气相内的传质速率和液相内的传质速率。 A2 N 传质的方式： （1）分子扩散—流体内部某一组分存在着浓度差或分压差，分子微观运动导致该组分 从高浓度处传递到低浓度处，这种现象称为分子扩散。 （2）对流传质—物质宏观运动的结果。（对流传质） 以下针对定态条件下双组分物质来分别介绍传质的这两种方式分为扩散和对流传质。 8.3.1 双组分混合物中的分子扩散 双组分 A(被吸收)+B（惰性组分）也称单组分吸收 费克定律 传质中的分子扩散类似于传热中的热传导，扩散规律也类似于导热，即与浓度梯 度成正比。对于双组分物系，在一维定态条件下，其扩散规律为： Ζ −= d d DJ cA A AB —扩散方向 上的浓度梯度 Ζ kmol/m3 上式称为费克定律。 式中CA——A组分的浓度kmol/m3 JA——组分A的扩散通量。亦叫扩散速率kmol/s·m2 DAB——组分A在组分B中的扩散系数m 2 /s 物性参数， 也是物性参数， 要有实验测定。 热传递： 动量传递： AB AB dn dT dy du D D q ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ −= −= λλ μμτ ........ ........ 我们在此讨论问题的前提： ①双组分、②定态、③总压或总浓度定值，温度一定。 即 CCC BAM =+= 常数( ) 但并不意味 、CC BA 为定值 =+ 0 Z CB Z CA d d d d 把费克定律运用于 B 组分： Z CB d d B −= DJ BA 对双组分混合物 AB = DD BA ∴ A B = −JJ 这说明组分 B 的扩散与组分 A 的扩散同时存在大小相等，方向相反。 11
西北大学化工原理电子教案 分子扩散与主体流动 ①等分子反向扩散 气层内各处总压相等，即Cy=C4+C。=常数，因为气相主体与界面间存在浓度差， C4>C:,，所以组分A将以J4的速率由气相主体向界面扩散。由于是定态过程，界面处 没有总物质的积累，也就是说组分A必在界面上以同样的速率溶解并传递到液相中去，所以 液相A组分浓度升高，而CM不变，所以CB必下降。组分B将以同样的速率JB由界面向气相主 体扩散，则通过气层任一截面PQ仅存在着两个扩散流JA和JB,即JA二JB或JA+JB=O. 也就是说在扩散方向上没有流体的宏观流动，通过断面PQ的净物质量为零，这种现象 称为等分子反向扩散→下章的精馏。 ②单向扩散 实际过程中，严格等分子反向扩散是不多见的，比如在气体吸收中，液相中不存在组分B, 不可能向界面提供组分B,因此吸收过程所发生的是组分A的单向扩散，而不是等分子反 向扩散。 对吸收过程：C扩散到相界面上被溶解吸收到液相中去，组分B被滞留在相界面上，则 B的浓度CB>CA。∴B反向扩散，在界面上A溶解，B扩散。∴CMi下降，即界面上气体总压 降低，由于P主一PM=△P的存在，必定使混合气体向界面流动，这种流动为主体流动。 ③扩散流与主体流动的区别 扩散流：分子微观运动的宏观结果，传递的是纯组分A或纯组分B。 主体流动：指宏观运动，同时携带组分A与B流向界面。主体流动所带组分B的量必定恰 好等于组分B的反向扩散，这样C保持定态。 分子扩散的速率方程 对平面PQ做总物料衡算，可的通 过平面PQ的净物流 主体流动 N(净物流) N=Ny+Ja+JB JA=-JB ..N=NM 即主体流动的速率等于净物流速率， 扩散方向Z 等分子反向扩散时，无净物流，所以也无主体流动。 12
西北大学化工原理电子教案 分子扩散与主体流动 ① 等分子反向扩散 气层内各处总压相等，即 = +CCC BAM = 常数，因为气相主体与界面间存在浓度差， ，所以组分A将以 的速率由气相主体向界面扩散。由于是定态过程，界面处 没有总物质的积累，也就是说组分A必在界面上以同样的速率溶解并传递到液相中去，所以 液相A组分浓度升高，而C > CC AiA A J M不变，所以CB必下降。组分 B B将以同样的速率JBB由界面向气相主 体扩散，则通过气层任一截面PQ仅存在着两个扩散流JA和JB，即B JA=-JBB或JA+JB=0. B 的净物流 也就是说在扩散方向上没有流体的宏观流动，通过断面 PQ 的净物质量为零，这种现象 称为等分子反向扩散→下章的精馏。 ② 单向扩散 实际过程中，严格等分子反向扩散是不多见的，比如在气体吸收中，液相中不存在组分 B， 不可能向界面提供组分 B，因此吸收过程所发生的是组分 A 的单向扩散，而不是等分子反 向扩散。 对吸收过程：CA扩散到相界面上被溶解吸收到液相中去，组分B被滞留在相界面上，则 B的浓度CBi>CA。∴B反向扩散，在界面上A溶解，B扩散。∴CMi下降，即界面上气体总压 降低，由于 主 Mi Δ=− PPP 的存在，必定使混合气体向界面流动，这种流动为主体流动。 ③ 扩散流与主体流动的区别 扩散流：分子微观运动的宏观结果，传递的是纯组分 A 或纯组分 B。 主体流动：指宏观运动，同时携带组分A与B流向界面。主体流动所带组分B的量必定恰 好等于组分B的反向扩散，这样CBi保持定态。 分子扩散的速率方程 对平面 PQ 做总物料衡算，可的通 过平面 PQ BAM ++= JJNN ∵JA=-JB B ∴N=NM 即主体流动的速率等于净物流速率， 等分子反向扩散时，无净物流，所以也无主体流动。 主体流动 气夜界面 N(净物流） 扩散方向Z JA NM J Q P 12