第四章傳質(zhì)分離基礎(chǔ)第四章傳質(zhì)分離基礎(chǔ)§1傳質(zhì)分離過程傳質(zhì)分離操作的種類混合物分離操作非均相混合物的分離（機械分離）均相混合物的分離（傳質(zhì)分離）沉降過濾氣體吸收液體精餾液液萃取§1傳質(zhì)分離過程傳質(zhì)分離操作的種類混合物分離操作非均相混合化工生產(chǎn)中常見的傳質(zhì)分離操作蒸餾（精餾）√吸收與解吸√液液萃取吸附干燥膜分離熱擴散化工生產(chǎn)中常見的傳質(zhì)分離操作蒸餾（精餾）√吸收與解吸√液液萃§2傳質(zhì)過程分析分子擴散：在靜止或滯流流體內(nèi)部，若某一組分存在濃度差，則因分子無規(guī)則的熱運動使該組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處，這種現(xiàn)象稱為分子擴散。2-1雙組份混合體系中的分子傳質(zhì)過程§2傳質(zhì)過程分析分子擴散：在靜止或滯流流體內(nèi)部，若某一組分擴散通量：單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截

面積擴散的物質(zhì)量，J表示，kmol/(m2·s)。菲克定律：溫度、總壓一定，組分A在擴散方向上任一點處的擴散通量與該處A的濃度梯度成正比。擴散通量：單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截菲克定律：溫度NA,0——組分A擴散通量（擴散速率），mol/（m2·s）；—組分A在擴散方向l上的濃度梯度（mol/m3）/m；

DAB——組分A在B組分中的擴散系數(shù)，m2/s。負號：表示擴散方向與濃度梯度方向相反，擴散沿著濃度降低的方向進行NA,0——組分A擴散通量（擴散速率），mol/（m2·s理想氣體：=分子擴散兩種形式：等物質(zhì)的量反向擴散，單向擴散（組分A通過靜止組分B的擴散）。理想氣體：=分子擴散兩種形式：等物質(zhì)的量反向擴散，單向擴散（NANBTPpA2pB2TPpA1pB1121.等摩爾逆向擴散NANBTPTP121.等摩爾逆向擴散等物質(zhì)的量反向擴散：任一截面處兩個組分的擴散速率大小相等，方向相反?？倝阂欢?等物質(zhì)的量反向擴散：任一截面處兩個組分的擴散速率大小相等，方

NA,0=－NB,0

DAB=DBA=D等物質(zhì)的量反向擴散傳質(zhì)通量（傳質(zhì)速率方程）傳質(zhì)通量定義：任一固定的空間位置上，單位時間內(nèi)通過單位面積的物質(zhì)量，記作N,mol/(m2·s)。NA=氣相：NA,0=－NB,0DAB=DBA=D等物質(zhì)的量反NA=液相：討論1）NA=液相：討論1）2）組分的濃度與擴散距離z成直線關(guān)系。3）等分子反方向擴散發(fā)生在蒸餾過程中。ppB1pA1pA2pB2擴散距離l0lp2）組分的濃度與擴散距離z成直線關(guān)系。3）等分子反方向擴散12NA0NB0NMcA/cNMcB/cNMNA（1）整體移動：因溶質(zhì)Ａ擴散到界面溶解于溶劑中，造成界面與主體的微小壓差，使得混合物向界面處的流動。（2）整體移動的特點：1）因分子本身擴散引起的宏觀流動。2）A、B在整體移動中方向相同，流動速度正比于摩爾分率。2.單方向擴散（組分A通過靜止組分B的擴散）12NA0NB0NMcA/cNMcB/cNMNA（1）整體移——微分式——微分式在氣相擴散——積分式——積分式在氣相擴散——積分式——積分式——積分式液相：（4）討論1）組分A的濃度與擴散距離l為指數(shù)關(guān)系2）、——漂流因子，無因次——積分式液相：（4）討論1）組分A的濃度與擴散距離l為指數(shù)漂流因子意義：其大小反映了整體移動對傳質(zhì)速率的影響程度，其值為總體流動使傳質(zhì)速率較單純分子擴散增大的倍數(shù)。漂流因子的影響因素：濃度高，漂流因數(shù)大，總體流動的影響大。低濃度時，漂流因數(shù)近似等于1，總體流動的影響小。3）單向擴散體現(xiàn)在吸收過程中。漂流因子意義：其大小反映了整體移動對傳質(zhì)速率的影漂流因子的影擴散系數(shù)的意義：單位濃度梯度下的擴散通量，反映某組分在一定介質(zhì)中的擴散能力，是物質(zhì)特性常數(shù)之一；D，m2/s。D的影響因素：A、B、T、P、濃度D的來源：查手冊；半經(jīng)驗公式；測定3、分子擴散系數(shù)擴散系數(shù)的意義：單位濃度梯度下的擴散通量，反映D的影響因素：（1）氣相中的D范圍：10-5～10-4m2/s經(jīng)驗公式（2）液相中的D范圍：10-10～10-9m2/s（1）氣相中的D范圍：10-5～10-4m2/s經(jīng)驗公式（2-2對流傳質(zhì)過程（對流擴散）渦流擴散：流體作湍流運動時，若流體內(nèi)部存在濃度梯度，流體質(zhì)點便會靠質(zhì)點的無規(guī)則運動，相互碰撞和混合，組分從高濃度向低濃度方向傳遞，這種現(xiàn)象稱為渦流擴散。渦流擴散通量：2-2對流傳質(zhì)過程（對流擴散）渦流擴散：流體作湍流運動時，——渦流擴散速率，kmol/(m2·s)；——渦流擴散系數(shù)，m2/s。注意：渦流擴散系數(shù)與分子擴散系數(shù)不同，不是物性常數(shù)，其值與流體流動狀態(tài)及所處的位置有關(guān)?？倲U散通量：——渦流擴散速率，kmol/(m2·s)；——渦流擴散系數(shù)TTWtWt熱流體冷流體pAGpAicAicAL氣相液相zTztlGlLE單相內(nèi)對流傳質(zhì)的有效膜模型單相內(nèi)對流傳質(zhì)過程TTWtWt熱流體冷流體pAGpAicAicAL氣相液相zT1）靠近相界面處層流內(nèi)層：傳質(zhì)機理僅為分子擴散，溶質(zhì)A的濃度梯度較大，pA隨l的變化較陡。2）湍流主體：渦流擴散遠遠大于分子擴散，溶質(zhì)濃度均一化，pA隨l的變化近似為水平線。3）過渡區(qū)：分子擴散+渦流擴散，pA隨l的變化逐漸平緩。1）靠近相界面處層流內(nèi)層：傳質(zhì)機理僅為分2）湍流主體：渦流擴有效膜模型單相對流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力全部集中在一層虛擬的膜層內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式僅為分子擴散。有效膜厚lG由層流內(nèi)層濃度梯度線延長線與流體主體濃度線相交于一點E，則厚度lG為E到相界面的垂直距離。有效膜模型單相對流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力全部集中在——以分壓差表示推動力的氣膜傳質(zhì)分系數(shù)，kmol/（m2·s·kPa）。=傳質(zhì)系數(shù)×吸收的推動力氣相傳質(zhì)速率方程——以分壓差表示推動力的氣膜傳質(zhì)分系數(shù)，=傳質(zhì)系數(shù)×吸收的推氣相對流傳質(zhì)速率方程有以下幾種形式：——以氣相摩爾分率表示推動力的氣膜傳質(zhì)分系數(shù)，kmol/（m2·s）；各氣相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系：帶入上式與比較氣相對流傳質(zhì)速率方程有以下幾種形式：——以氣相摩爾分率表示推液相傳質(zhì)速率方程有以下幾種形式：液相傳質(zhì)速率方程液相傳質(zhì)速率方程有以下幾種形式：液相傳質(zhì)速率方程kL——以液相組成摩爾濃度表示推動力的液膜對流傳質(zhì)分系數(shù)，kmol/（m2·s·kmol/m3）；——以液相組成摩爾分率表示推動力的液膜對流傳質(zhì)分系數(shù)，kmol/（m2·s）；各液相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系：注意：對流傳質(zhì)系數(shù)=f(操作條件、流動狀態(tài)、物性）kL——以液相組成摩爾濃度表示推動力的液膜——以液相組成摩爾2-3兩相間的傳質(zhì)模型相際對流傳質(zhì)三大模型：雙膜模型溶質(zhì)滲透模型表面更新模型（1）雙膜理論pAGpAicAicAL氣相液相l(xiāng)GlLE2-3兩相間的傳質(zhì)模型相際對流傳質(zhì)三大模型：雙膜模型（1）雙膜模型的基本論點（假設(shè)）（1