《2020-学时 三、传质的速度与通量 化工传质与分离过程-教学ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-学时 三、传质的速度与通量 化工传质与分离过程-教学ppt课件.ppt（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1.传质速率与传质通量,三、传质的速度与通量,传质速率：,传质,静止平面,kg /s,单位时间传递物质的量,kmol /s,传质通量：,单位时间单位面积传递物质的量,kg /(m2s),kmol /(m2s),质量速率,摩尔速率,质量通量,摩尔通量,速度浓度 通量,质量通量,摩尔通量,速度,( m/s),( m/s),(kmol/m3),(kg/m3),浓度, kg /(m2s), kmol/(m2s),通量,三、传质的速度与通量,2.传质速度的表示方法,设系统由 A、B两组分组成，在传质过程中各组分均以不同的速度运动，各组分的运动是由分子扩散和主体流动两部分组成。,传质,三、传质的速度与通量
2、,A 组分扩散,B 组分扩散,混合物主体流动,传质的速度,传质,uA,uB,udA,udB,uf,组分A总传质速度（绝对速度）,混合物移动速度（主体流动速度）,组分A分子扩散速度扩散速度）,静止平面,三、传质的速度与通量,各速度的关系为,即,绝对速度扩散速度主体流动速度,三、传质的速度与通量,(1)以绝对速度表示的传质通量,组分A的总质量通量,组分B的总质量通量,kg /(m2s),kg /(m2s),3.传质通量的表示方法,总传质通量,三、传质的速度与通量,混合物的总质量通量,由此可得质量平均速度的定义式为,三、传质的速度与通量,组分A的总摩尔通量,组分B的总摩尔通量,kmol/(m2s),
3、kmol/(m2s),三、传质的速度与通量,混合物的总摩尔通量,由此可得摩尔平均速度的定义式为,三、传质的速度与通量,(2)以扩散速度表示的传质通量,扩散速度,udA = uA uf,udB = uB uf,混合物的主体流动速度即为平均速度,u uf,（um uf ）,分散通量,三、传质的速度与通量,udA = uA u,组分A的扩散速度,udA = uA um,udB = uB u,组分B的扩散速度,udB = uB um,质量基准,摩尔基准,质量基准,摩尔基准,三、传质的速度与通量,组分A的扩散质量通量,组分B的扩散质量通量,kg /(m2s),kg /(m2s),三、传质的速度与通量,组
4、分A的扩散摩尔通量,组分B的扩散摩尔通量,kmol/(m2s),kmol/(m2s),三、传质的速度与通量,设,组分A通过组分B扩散,A、B两组分混合物,组分B通过组分A扩散,三、传质的速度与通量,由费克第一定律,三、传质的速度与通量,(3)以主体流动速度表示的传质通量,组分A的主体流动质量通量,组分B的主体流动质量通量,主体流动通量,三、传质的速度与通量,组分A的主体流动摩尔通量,组分B的主体流动摩尔通量,三、传质的速度与通量,4.各传质通量间的关系,由,故,三、传质的速度与通量,由,故,三、传质的速度与通量,费克第一定律通用表达式,组分的总传质通量,分子扩散通量,主体流动通量,三、传质的速
5、度与通量,主体流动现象,例如：用水吸收空气 中的氨,相界面,气相AB）,液相 S,主体流动,在多组分系统中，各组分在进行分子扩散的同时其微团常处于运动状态主体流动现象。,三、传质的速度与通量,一、传质微分方程的推导,1.质量守恒定律表达式,微分质量衡算,（x, y, z）,流体微元,采用欧拉方法推导,边长 、 、,体积,质量,输入流体微元的质量速率,反应生成的质量速率,+,输出流体微元的质量速率,=,+,流体微元内累积的质量速率,（输出 输入）（累积）（生成）= 0,根据质量守恒定律，可得出以下衡算式,一、传质微分方程的推导,2.各项质量速率的分析,(1)输出与输入流体微元的质量流率差,设在点
6、x、y、z处,质量通量,流体的质量平均速度,一、传质微分方程的推导,输入的总质量流率,输出的总质量流率,输出与输入流体微元的质量流率差,组分 A 沿 x 方向,一、传质微分方程的推导,y方向的质量流率差,z 方向的质量流率差,一、传质微分方程的推导,三个方向上的总质量流率差,一、传质微分方程的推导,(2)流体微元内累积的质量速率,设组分A的质量浓度为A,流体微元中任一瞬时组分A的质量为,质量累积速率为,一、传质微分方程的推导,(3)反应生成的质量速率,设系统内有化学反应发生，单位体积流体中组分A的生成质量速率为rA kg/(m3s),反应生成的质量速率 =,当A为反应物,rA为负,当A为产物,
7、rA为正,一、传质微分方程的推导,3.通用的传质微分方程,将各项质量速率代入质量守恒定律表达式，得,一、传质微分方程的推导,展开可得,一、传质微分方程的推导,即,由费克第一定律,一、传质微分方程的推导,代入整理得,写成向量形式,通用的传质微分方程,一、传质微分方程的推导,若以摩尔平均速度um为基准推导，同样可得,写成向量形式,组分A的摩尔生成速率，kmol/(m3s),一、传质微分方程的推导,练 习 题 目,思考题,作业题: 3、4,1.对于两组分扩散，为何 JA= - JB？2.对于两组分扩散，为何 DAB= DBA ？3.总传质通量、分子扩散通量、主体流动通量有 何不同？4.如何采用欧拉方法推导传质微分方程？,