若以N表示总体流动通量,则有:N=Na+NbN,=Ja+NC(a)及C但B组分(空气)并不溶入碱液,即Ng=0 N=Na代入(a)式,得:CNA=JA+NA-CcDC dCAJ=或NC-C.C-CA dz积分上式可得:N,-DCLnC-Ca- DCLnCm(b)N"C-CAlN"CBl对于气体,有DPLn P-Pa2 _ DPLn Pz2NA=LnRTzL"P-PARTz“PBi由于Can+Cg1=Caz+Cgz=C(常数).:. CB2-CBl= CAi-CA2令
若以 N 表示总体流动通量,则有: N=NA+NB 及 C C NJN A AA += (a) 但 B 组分(空气) 并不溶入碱液,即 NB=0 ∴ N=NA 代入(a)式,得: C C NJN A += AAA 或 dz dC CC DC J CC C N A A A A A − −= − = 积分上式可得: 1 2 1 2 B B A A A C C Ln z DC CC CC Ln z DC N = − − = (b) 对于气体,有 1 2 1 2 B B A A A P P Ln RTz DP PP PP Ln RTz DP N = − − = 由于 CA1+CB1= CA2+CB2=C(常数) ∴ CB2-CB1= CA1-CA2 令
CB2 -CBl _ CAl-CA2CBm =LnCoLnCmCBlCBl代入(b)式,可得:DC NA-(CA1 -CA2)CBm同理可得:DP_(Pa- Pa)NA= RTePam式中P/Pm称为“漂流因子”,其值>1。1.2.3扩散系数扩散系数是物质的物性常数之一一般,D=f(物质,T,P,浓度)对于气体中的扩散,浓度的影响可忽略;对于液体中的扩散,压强的影响可忽略。扩散系数的来源:①由实验测定;②从有关手册查取;③由物质本身的基础物性及状态参数计算。通常,气体的D比液体的D大得多。一些物质的扩散系数见表7-3,4。对气体扩散体系,DαTl:5/P;
1 2 21 1 2 12 B B AA B B BB Bm C C Ln CC C C Ln CC C − = − = 代入(b)式,可得: )( AA 21 Bm A CC zC DC N = − 同理可得: )( AA 21 Bm A PP RTzP DP N = − 式中P/PBm称为“漂流因子”,其值>1。 1.2.3 扩散系数 扩散系数是物质的物性常数之一。 一般,D=f(物质,T,P,浓度) 对于气体中的扩散,浓度的影响可忽略; 对于液体中的扩散,压强的影响可忽略。 扩散系数的来源: ①由实验测定; ②从有关手册查取; ③由物质本身的基础物性及状态参数计算。 通常,气体的 D 比液体的 D 大得多。 一些物质的扩散系数见表 7-3,4。 对气体扩散体系,D∝T1.5/P;
对液体扩散体系,DαT/μ。【例7-2]有一个10cm高的烧杯内装满乙醇,问在101.3kPa及25℃的室温下全部蒸发完约需多少天?若温度升高至35℃,问全部蒸发完约需多少天?假设烧杯口上方空气中乙醇蒸汽分压为零;25℃和35℃下乙醇的饱和蒸汽压分别为8.0kPa和13.3kPa。解:乙醇通过静止空气层的扩散为单向扩散,且为非稳定过程,但因扩散距离z的变化缓慢,故可作为拟稳态处理。基本方法:设在扩散的任意时刻T,液面离杯口的距离(扩散距离)为z,取d时间间隔对物料作衡算,并结合扩散的规律解决之s个单向扩散,有:DPLn'nNA(1)RTz"PBI
对液体扩散体系,D∝T/μ。 [例 7-2]有一个 10cm高的烧杯内装满乙醇, 问在 101.3kPa 及 25℃的室温下全部蒸发完 约需多少天?若温度升高至 35℃,问全部蒸 发完约需多少天?假设烧杯口上方空气中 乙醇蒸汽分压为零;25℃和 35℃下乙醇的饱 和蒸汽压分别为 8.0kPa 和 13.3kPa。 解:乙醇通过静止空气层的扩散为单向扩 散,且为非稳定过程,但因扩散距离 z 的变 化缓慢,故可作为拟稳态处理。 基本方法:设在扩散的任意时刻τ,液面离 杯口的距离(扩散距离)为 z,取 dτ时间 间隔对物料作衡算,并结合扩散的规律解决 之。 单向扩散,有: 1 2 B B A P P Ln RTz DP N = (1)
式中: D=1.19 ×10~m2/s;T=273+25=298K;PBz=101. 3-0=101. 3kPa;Pl=101. 3-8. 0=93. 3kPa;z-扩散距离,m。代入(1)中,得:_1.19×10-5×101.3 / 101.3N=Ln8.314×298z93.34.00×10-8kmol /(m2.s)z在dT时间内,液面高度降低dz,对乙醇作衡算:Na2dt =Qdzp/ MAp-dz或 dt=(2)NAMA式中:p=780kg/m2,M=46kg/kmol;代入上式,得:780dz = 4.24×10°zdzdt :46×4×10-8 / z积分可得:
式中:D=1.19×10-5 m 2 /s; T=273+25=298K; PB2=101.3-0=101.3kPa; PB1=101.3-8.0=93.3kPa; z-扩散距离,m。 代入(1)中,得: )./( 1000.4 3.93 3.101 298314.8 3.1011019.1 2 8 5 smkmol z Ln z NA − − × = × ×× = 在 dτ时间内,液面高度降低 dz,对乙醇作 衡算: A MdzdN A Ω τ = Ω ρ / 或 dz MN d AA ρ τ = (2) 式中:ρ=780kg/m3 ,MA=46kg/kmol; 代入上式,得: dz zdz z d 8 8 1024.4 /10446 780 ×= ×× = − τ 积分可得:
24= 4.24 ×10° ×-×(0.12 - 0) = 2.12 ×10°s = 24.5d2当温度升高至35时℃:PB=101.3-13. 3=88. 0kPa;D=1.19 ×10-5×(308/298)1.5-1.25 ×10m/s;其余参数不变。125×10x×1013 Ln1013N.888.314×308z_ 6.96 ×10-8kmol (m2.s)z780dt=dz = 2.44×10°zdz46×6.96×10-8 / z积分可得:0.1T= [dt = 2.44×108 [ zdz1=2.44×108××(0.12 -0)=1.22×10° s =14.1d21.3对流传质与相间传质1.3..1对流传质
ds d zdz 5.241012.2)01.0( 2 1 1024.4 1024.4 8 2 6 1.0 0 0 8 =×=−×××= ×== ∫∫ τ ττ 当温度升高至 35 时℃: PB1=101.3-13.3=88.0kPa; D=1.19 × 10-5 × (308/298)1.5=1.25 × 10-5 m 2 /s; 其余参数不变。 )./( 1096.6 88 3.101 308314.8 3.1011025.1 2 8 5 smkmol z Ln z NA − − × = × ×× = dz zdz z d 8 8 1044.2 /1096.646 780 ×= ×× = − τ 积分可得: ds d zdz 1.141022.1)01.0( 2 1 1044.2 1044.2 8 2 6 1.0 0 0 8 =×=−×××= ×== ∫∫ τ ττ 1.3 对流传质与相间传质 1.3.1 对流传质