工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)第十四章傳質(zhì)

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)第十四章傳質(zhì)第一頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六14.1概述定義：物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的轉(zhuǎn)移過程。也稱質(zhì)量傳遞。推動(dòng)力：濃度差傳質(zhì)的兩種基本方式：分子擴(kuò)散傳質(zhì)和對流傳質(zhì)。在靜止的流體中或在垂直于濃度梯度方向作層流流動(dòng)的流體中的傳質(zhì)，由微觀分子運(yùn)動(dòng)所引起，稱為分子擴(kuò)散傳質(zhì)。類似于導(dǎo)熱。在流體中由于對流摻混引起的質(zhì)量傳遞，為對流傳質(zhì)。類似于對流換熱。例如：糖塊在溶入水的過程中，如果糖塊是在靜止的水中自然溶解，則是依靠分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的分子擴(kuò)散；如果是用勺或筷子攪拌水而溶解，則是對流傳質(zhì)。第二頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六14.2擴(kuò)散的基本定律一、混合物組成的表示方法1.質(zhì)量濃度ρ：單位體積混合物中某組分的質(zhì)量。2.摩爾濃度c：單位體積混合物中某組分的摩爾數(shù)。第三頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六摩爾濃度可表示為：分壓力是指氣體混合物中當(dāng)某組分處在與氣體混合物相同的溫度下，其單獨(dú)占據(jù)氣體混合物容積時(shí)所形成的壓力，用pi表示，單位為Pa。理想氣體狀態(tài)方程表示分壓力pi，即第四頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六(2)斐克（Fick）定律描述分子擴(kuò)散的通量或速率的方程。式中：mA－組分A的質(zhì)量通量，kg/(m2.s)dρA/dy－組分在傳質(zhì)方向上的質(zhì)量濃度梯度，(kg/m3)/mDAB－組分A向B中的擴(kuò)散系數(shù)，質(zhì)擴(kuò)散率，m2/sNA－組分A的摩爾通量，kmol/(m2.s)dcA/dy－組分在傳質(zhì)方向上的摩爾濃度梯度，(kmol/m3)/m

擴(kuò)散通量正比于濃度梯度。負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散朝濃度降低的方向進(jìn)行。第五頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六斐克定律動(dòng)量傳遞熱量傳遞轉(zhuǎn)移率=擴(kuò)散率×轉(zhuǎn)移推動(dòng)力第六頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六轉(zhuǎn)移過程轉(zhuǎn)移通量擴(kuò)散率轉(zhuǎn)移特征量轉(zhuǎn)移推動(dòng)力熱量轉(zhuǎn)移qa動(dòng)量轉(zhuǎn)移τv質(zhì)量轉(zhuǎn)移NDcpρt（焓）ρu（動(dòng)量）c（濃度）熱量、動(dòng)量、質(zhì)量的轉(zhuǎn)移過程中的對應(yīng)量第七頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六14.4質(zhì)量和熱量的同時(shí)傳遞干濕球溫度計(jì)作用：測定濕空氣的相對溫度。濕球濕度的建立受濕球紗布和周圍空氣間的熱、質(zhì)交換的支配。第八頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六開始時(shí)，濕球紗布的水蒸汽分壓力等于水在濕球溫度下的飽和蒸汽壓力，大于空氣主流的蒸汽分壓力，引起濕球上的水分向空氣蒸發(fā)。由于蒸發(fā)的水分?jǐn)y帶著本身的潛熱進(jìn)入空氣，所以同時(shí)出現(xiàn)了濕球向空氣傳遞熱量的現(xiàn)象。這種由于傳質(zhì)而伴隨的換熱稱為潛熱交換。潛熱交換的結(jié)果使?jié)袂驕囟鹊陀谥髁骺諝鉁囟取Ｔ跍夭钭饔孟驴諝庥窒驖袂騻鬟f熱量。為了區(qū)別于潛熱交換，把溫差引起的對流換熱量稱為顯熱交換。最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，濕球與空氣間處于無凈熱量交換的動(dòng)平衡條件下，即水從濕球上蒸發(fā)帶入空氣的熱量，等于空氣通過對流換熱傳遞給濕球的熱量。第九頁，共十一頁，編輯于2023年，星期六14.4質(zhì)量和熱量的同時(shí)傳遞

完全干燥的空氣流過濕球濕度計(jì)時(shí)，顯示的溫度與干球溫度差別很大。當(dāng)