—S 传质概述
>什么是传质(质*传递〉？
单相中某组分在空间位置上存在浓度差，引起其由高浓度区 向低浓度区的物质迁移。 组成不同的两相相接触时，可能有某一组分从一相向另一相 的物质妊移。
> 传质的推动力：本质上是化学势，包抵浓度建. 温度差和压 力差。最常见的传质过程是由浓«差而引起的-
传质
传质
传质
A 扩散通量：
d 丹
混合物中某组分在单位时m 内 通过单位面积的量() 相对于静止坐标，扩散通量以"来表示
单位：mol/(m2.s)
2 _ mol ni _ mol m _ mol
NI —
卑 位 * —-—-——=—5" -— = ——
L S m S
nr 』
相对于平均速度，扩散通量以无来表示
J t =q(“f -v)
对于二元混合物=
丿鼻=&八1 =
一 V)=
- = N A -C
等摩尔对向扩散与单向扩散的比较
对向扩散
单向扩散
液体 M=^=d （s —%） M=学子（S —J ） Z 厶 ^Bm
气体 N = j = D AB
/ RTz
A Eick 扩散定理(分子扩散定律)
社二元混合物中，组分的分子扩散通量与其浓度梯度成正比。 相对于混合物平均速度
运动坐标：
de A dx^
J" = ~D 肋苍 =~G D AS 盂 负号表示扩散方向为浓度减小的方向, D --组分,4在£中的扩散系数，m*/s.
相对于静止坐标：
N A =UN A +M)+乙=迈冈><^% 叱、
组分随混合物整体运 动被携带的对流通*
N A +N B / C
N A =J A
因浓度梯度引起的分 子扩散
例有一装有He 和&混合气体的管子，各处温度皆为2亍C,总压力皆为 latme 管子一端He 的分压为0. 60atm,另一端为0. 20atin,两端距离为 20cmo 若He-N2混合物的弘=6 87X10Ttf/s,计算稳态时He 的扩散通 量。 解：属于等摩尔对向扩散，记He 为Au
y
-p ）= _&87X10 -------- X （0.60-0.20）X 1.10325X 105
'RTz 如 Q 8.314x298x0.20
=5.63xl0-'mol/(ni\s)稳态时He 的扩散通量心为5.63X10-3mol/(m2 s).
三、对流传质
在运动的流体混合物中，除分子扩散以外，还存在因流体 质点和微团的宏观运动
而产生的组分的质量传递， 称为对流传质。 J = —9 +d ） >对流传质机理： dz
流动形态对传质过程有很大的影响D 层流层：分子扩散 湍流半：涡流扩散（大）分子扩散（小）
过渡层二分子扩散+涡流扩散（小）
通量计算中，引入传质系数，将复杂的过程简单化。 对流传质通量=醬謬=传质系处传质推动力
流过平板的流体传质 层流：Sh = k-^ = 0.664R&W
D 血
湍流：Sh = k 上-=0、0296；?/<£?旳
D Q
管内流动流体的传质
层流：Sh = k*— = \.E6（R 它ScY"（牛严
D AB
L
湍流 Sh = k
= 0. 023R 『'S J3
D 应
流过球体的流体传质
Sh = k 卫-=2.0 + 0.6 加曲启
(Re v5 xlO\Sc 2 0.6)
他 > 5 X 10\ 0_6<5fc < 3000)
(Rev 10°)
(Re >10^)
二、相间传质
＞稳态相间传质
传质过程中任意一点的浓度不随时间而改变。
相平衡：在一定的条件下，当一个双相或多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化时，称此系统处于相平衡。此时从宏观上看，没有物质由一相向另一相的净迁移，但从微观上看，不同相间分子转移并未停止，只是两个方向的迁移速率相同而已。・相平衡曲线：两相平衡时组分在两相中浓度关系的曲线。
不同的体系有不同的相平衡曲线。
下，二者可以达成平衡，即液体的蒸发速度等于蒸气的凝结速度。
达到这种平衡时，蒸气有一定的压力，这个压力就叫做此液体的
饱和蒸气压(简称蒸气压)。蒸气压与温度有关，温度越高，分子•拉乌尔定律(Raoulf S Law)
如果溶质是不載涵，即它的蒸气压极小，与溶剂相比可以忽略不计，则在一定的温度下，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与其物质的量分数乘积
P A =P A“Y/
乙-组分4在液相上方蒸汽中平衡分压，Pa. p/-纯组分A在平衡温度时的蒸汽压分压，Pa.
道尔顿分压定律(DaltorVs Law)
某一气体在气体混合物中产生的分压等于它单独占有整个容器时所产生的压力孑而气体混合物的总压强等丁其中各气体分压之和，这就是气体分压定律》
P A
P A -组分A的分压，
Pa. p-体系的总
Pa.
压，](=P A A
U P A P"
V “g
p
气液相平衡曲线
•亨利定律（H 亡mv^sLaw ）
当气液两相传质送到平衡时，平衡溶液是稀溶液时，被吸收组分 （溶质）《£液相中的浓度与其在气相中的浓度成正比。 数学表示形式：
溶质A 在气相中的平衡分压，Pa ； 液
相中溶质的摩尔浓度；
•分配因子，m^Pamol 。
J _ 片 V f —溶质A 在气相中的平衡分压，Pa ； （2） P A - C ・兀4
X ——液相中溶质的摩尔分数；
I H ——比例系数，称为亨利系数，Pa 。
＞孜阻理论（双膜理论） 相间传
质包括三參骤：
（1）组分A 在气相中从气相主体传到 轡醸 （3）传遶
（液膜）O
气相到液相的相间传质分子A 从气相主 体运动到气膜层，以分子扩散的方式 通过气膜到达气液两相界面，再从液 相界面以分子扩散方式通过液膜进人 菠柏主体。 在气液两侧主体内，流动为高度湍流，传质阻力很小镶 相间传质的阻力主要集中在气膜及液膜内；
•界面只是几何面，组分在界面上没有物质的积累，因此界面上不会 产生传质阻力，在
界面上气液恒处于平衡状态。 •按传质系数的定义：
气体侧：N A =心（P AG -炖J 液体侧：何/=他（—-％） 三、吸收单元操作〈adsorp 十ion Unit Operation ）:
在液体与气体接触过程中，气体中的组分溶解于液体的传质单元 操作。r 物理吸收=气体溶质与液体溶剂不发生明显的化学反应.
〔化学吸收=气体溶质与液体溶剂发生明显的化学反应。
吸收操作的意义：
⑴从气体审分区有价值的组分。如挥发性香精的回收。
（2） 将气体中有害或无害的气体除去，以兔彩响产品的质量.腐蚀设 备或污染环境等。如烟道中SO2的吸收。
（3） 使气体溶于液体制备成溶液产品。如：CO2溶解于液体制备成碳 酸饮料.
⑴ P A 二
P A
C A -
m-
'的气体层流层（咼 P A G-P A I J — Ga 化?
