第二章 傳質(zhì)基礎(chǔ)

第二章傳質(zhì)基礎(chǔ)第1頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月§2.1分子傳質(zhì)1本質(zhì)：T>0K時，分子熱運(yùn)動。

2定義：在①靜止介質(zhì)或②垂直于濃度梯度方向作層流運(yùn)動的流體中，由于濃度梯度而產(chǎn)生的傳質(zhì)，稱分子擴(kuò)散。

3濃度：CρωC—體積摩爾濃度

ρ—單位體積質(zhì)量

—摩爾分?jǐn)?shù)

ω—質(zhì)量分?jǐn)?shù)第2頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月3

4平均速度：根據(jù)通過單位面積（與速度方向成垂直的面積）的物質(zhì)量應(yīng)等于構(gòu)成該混合物的各組分通過該面積的質(zhì)量和）。

1）質(zhì)量平均速度

2）摩爾平均速度

3）擴(kuò)散速度

某一組分相對于體積平均速度的相對速度

5通量（擴(kuò)散量或傳質(zhì)量）定義：在垂直速度方向的單位面積上，單位時間內(nèi)通過的物質(zhì)量（濃度×速度）第3頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月4

擴(kuò)散量：

1）針對相對速度質(zhì)量通量單位：摩爾通量

2）相對于靜止坐標(biāo)：質(zhì)量通量摩爾通量

相對于固定坐標(biāo)，常用于工程計算。相對于平均速度，常用于描述擴(kuò)散過程。

第4頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月5§2.2菲克第一定律描述：濃度與擴(kuò)散量之間的關(guān)系假定：T、P恒定，A組分在z方向僅產(chǎn)生擴(kuò)散流。，z方向。定義：

（針對于相對擴(kuò)散）（相對于平均速度）

—A在z方向上相對于摩爾平均速度的莫爾通量

—A在z方向上相對于質(zhì)量平均速度的質(zhì)量通量

DAB—比例常數(shù)，A經(jīng)過組分B的擴(kuò)散系數(shù)，因次：長度2/時間第5頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月6

2相對于靜止坐標(biāo)菲克定律的另一種表達(dá)形式上式中，第一部分表示因濃度梯度而產(chǎn)生的擴(kuò)散流。第二部分表示由于流體的非等量擴(kuò)散所產(chǎn)生的流動而傳遞的A量，

。

推導(dǎo)：

故有，一般化

第6頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月73應(yīng)用

1）二元系（A、B）證明如下：a.

（菲克第一定律）兩式相等，故同理兩式相加故，b.∵

而故

第7頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月82）氣體通過金屬膜的擴(kuò)散假定H2通過金屬膜的擴(kuò)散，符合Fick第一定律把氣體–金屬界面上的濃度看成是金屬與金屬平衡時的溶解度，故是的平衡常數(shù)。當(dāng)時間足夠長，單位時間進(jìn)入膜的物質(zhì)通量等于其流出的通量，擴(kuò)散層內(nèi)沒有物質(zhì)的積累，形成穩(wěn)定態(tài)的擴(kuò)散，擴(kuò)散層內(nèi)各處物質(zhì)的濃度不隨距離和時間變化而變化。

則第8頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月9第9頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月10第10頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月114）影響傳質(zhì)的因素離子活度，溫度，電場，磁場，聲場（超聲波）5）應(yīng)用范圍等T、P，無流體流動（傳質(zhì)方向上），適用于分子運(yùn)動平均自由徑小的體系，不適用于微孔。第11頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月12§2.3擴(kuò)散系數(shù)

1氣體擴(kuò)散系數(shù)計算、實(shí)測、查閱

2液體擴(kuò)散系數(shù)計算、實(shí)測、查閱

1）比氣體小幾個數(shù)量級

2）隨濃度變化

3固體擴(kuò)散系數(shù)

1）表面擴(kuò)散氣體或液體通過多孔介質(zhì)擴(kuò)散（例焙燒時控制氣氛及介質(zhì)表面疏松多孔(球團(tuán)礦)）。

2）固體組分?jǐn)U散（發(fā)生在合金中的擴(kuò)散，人為地制造缺陷，用于材料制備）

第12頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月13①原子互換位置（能耗大，因?yàn)樵釉诰Ц裰惺敲芘诺?，這種遷移引起晶格瞬時畸變）②循環(huán)機(jī)理（幾率小，因?yàn)橐笏袇⒓拥脑幽芰扛撸劭瘴粩U(kuò)散（摻雜少量