在静止或滞流流体内部,若某一组分存在浓度差分子扩散:则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处,这种现象称为分子扩散,单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩扩散通量散的物质量,J表示,kmol/(m?s)。表征扩散过程进行的快慢温度、总压一定,组分A在扩散方向上任一点处菲克定律:的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。6
在静止或滞流流体内部,若某一组分存在浓度差, 则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递 至浓度较低处,这种现象称为分子扩散。 单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩 散的物质量,J表示,kmol/(m2·s)。表征扩散过程进 行的快慢 温度、总压一定,组分A在扩散方向上任一点处 的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。 分子扩散: 扩散通量: 菲克定律: 6 6
duTu二dydcA=-DABdtdzQdxA(扩散通量),J一组分A单位时间单位面积上的扩散速率kmol/ (m2.s);dcA一组分A在扩散方向z上的浓度梯度(kmol/m2)/m;dzDAB组分A在B组分中的扩散系数,m?/s。负号:表示扩散方向与浓度梯度方向相反,扩散沿着浓度降低的方向进行7
z c J D d d A A = − A B JA——组分A单位时间单位面积上的扩散速率(扩散通量), kmol/(m2·s); —组分A在扩散方向z上的浓度梯度(kmol/m3)/m; z c d d A DAB——组分A在B组分中的扩散系数,m2 /s。 负号:表示扩散方向与浓度梯度方向相反,扩散沿着浓度降 低的方向进行 dy du = dx Q dt q = = − A 7 7
PA=常数;当两组分为理想气体:福RTdca1 dpaDABdpDAB与DBA?dzRTdzRTdzCA+C=C=常数dcsdcBdzdz而且组分A沿z方向的扩通量等于B沿一的扩通量:.JA=-JdcBdcBAABHdzdz=DBA8结论:在由A、B两种气体所构成的混合物中,A和B的扩散系数相等
当两组分为理想气体: ; A A = = 常 数 RT p c A A d d 1 d d c p z RT z = z p RT D J d A B d A A = − dz dc ; J D dz dc J D B B B A A A = − A B = − cA +cB = c =常数 dz dc dz dcA B = − A B J = −J 而且组分A沿z方向的扩通量等于B沿− z的扩通量 DAB = DBA 结论:在由A、B两种气体所构成的混合物中,A和B的扩散系数相等 8 8 DAB与DBA?
注意:有时物质传递通量也可表示为该物质的浓度与其传递速度的乘积。对于任一点处物质A的扩散通量:JA=CAUDACA-该点处物质A的浓度uDA-该点处物质A沿z方向的扩散速度upa不等于在扩散温度下单个A分子的热运动速度。即使是气体,热运动很频繁,但分子不断改变它的热运动方向,使得扩散物质的分子沿特定方向前进的平均速度,扩散速度很小9
注意:有时物质传递通量也可表示为该物质的浓度与其传递速 度的乘积。对于任一点处物质A的扩散通量: A A z A A DA A D A J c u c u = − − 该点处物质 的浓度 该点处物质 沿 方向的扩散速度 uD A不等于在扩散温度下单个A分子的热运动速度。 即使是气体,热运动很频繁,但分子不断改变它的 热运动方向,使得扩散物质的分子沿特定方向前进的 平均速度,扩散速度很小。 9
2.2.2.气相中的稳态分子扩散等分子反向扩散,单向扩散分子扩散两种形式:1.等分子反向扩散及速率方程(1)等分子反向扩散TPTPPA2PA1APB1PB2JB10
2.2.2. 气相中的稳态分子扩散 分子扩散两种形式:等分子反向扩散,单向扩散。 1.等分子反向扩散及速率方程 (1)等分子反向扩散 JA JB T P pA2 pB2 T P pA1 pB1 1 2 10 10