1:3对流传质与相间传质1.3.1对流传质涡流扩散物质在流的流体中传质,主要凭藉流流体质点的动和旋涡引起流体各部分之间的剧烈混合,在有浓度差存在的条件下,物质朝着浓度降低的方向进行传递,这种现象称为涡流扩散(eddy diffusion)
物质在湍流的流体中传质,主要凭藉湍流流体质点的湍动和 旋涡引起流体各部分之间的剧烈混合,在有浓度差存在的条件 下,物质朝着浓度降低的方向进行传递,这种现象称为涡流扩 散 (eddy diffusion)。 1 .3 对流传质与相间传质 1.3.1 对流传质 1) 涡流扩散
在端流流体中同时存在涡流扩散和分子扩散(涡流扩散占主导地位),其总扩散通量为=-(D+D(7-8)式中D分子扩散系数,m2/s;De—涡流扩散系数,m2/s;dC/dZ沿z方向的浓度梯度,kmol/m;J一总扩散通量kmol/(ms)注:涡流扩散系数D不是物性常数,它与动有关,且随位置而不同。由于其难以测定,常将分子扩散和涡流扩散结合在一起考虑
在湍流流体中同时存在涡流扩散 和分子扩散(涡流扩散占 主导地位 ),其总扩散通量为 dZ dC DDJ A A E +−= )( 式中 D——分子扩散系数, m 2/s; D E ——涡流扩散系数, m 2/s; dC A/dZ—— 沿 z方向的浓度梯度,kmol/m 4; J——总扩散通量kmol/(m 2•s) (7-8) 注:涡流扩散系数 D E不是物性常数,它与湍动有关,且随位置 而不同。由于其难以测定,常将分子扩散和涡流扩散结合在一 起考虑
2)对流传质对流传质是指发生在运动着的流体与相截面之间的传质过程。在实际生产中,传质操作多发生在流体流的情况下,此时的对流传质是流主体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散两种传质作用的总和。以吸收为例:吸收剂沿壁面自上而下流动,混合气体自下而上流过液体表面。考察稳定操作状况下吸收塔设备任一截面m-n处相界面的气相一侧溶质A浓度分布情况
对流传质是指发生在运动着的流体与相截面之间的传质过程。 在实际生产中,传质操作多发生在流体湍流的情况下,此时的 对流传质是湍流主体与相界面之间的涡流扩散 与分子扩散两种 传质作用的总和。 以吸收为例:吸收剂沿壁面自上而下流动,混合气体自下 而上流过液体表面。考察稳定操作状况下吸收塔设备任一截面 m-n处相界面的气相一侧溶质 A浓度分布情况。 2) 对流传质
液相气相有效膜层厚度气相分压滞流层过度层瑞流主体PAmH气相滞流内层相界面滞流内PA层厚度pi传质方向0ZG ZG距离z气相图7-3
液相 m n 相界面 气相滞流内层 气相 0 z΄G zG 距离z pA H pi 气 相 分 压 pA 气相有效 膜层厚度 滞流内 层厚度 滞流层 过度层 湍流主体 传质方向 图7-3
流体主体与相界面之间存在三个流动区域,即流主体过度层和滞流层。滞流层溶质的传递主要依靠分子扩散作用,由于D值较小,在该区域内分压梯度较大,曲线陡峭。>过渡层同时存在分子扩散和涡流扩散,分压梯度逐渐变小,曲线逐渐平缓。流主体主要依靠涡流扩散,大量旋涡引起的混合作用使得气相主体内溶质的分压趋于一致,分压线为直线
流体主体与相界面之间存在三个流动区域,即湍流主体、 过度层和滞流层。 ¾过渡层 同时存在分子扩散和涡流扩散,分压梯度逐渐 变小,曲线逐渐平缓。 ¾滞流层 溶质的传递主要依靠分子扩散作用,由于 D 值 较小,在该区域内分压梯度较大,曲线陡峭。 ¾湍流主体 主要依靠涡流扩散,大量旋涡引起的混合作 用使得气相主体内溶质的分压趋于一致,分压线为直线