第六章传质基本概念
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质量传输基本概念及基本定律质量传输与动量传输和热量传输组成传输原理,质量传输主要研究物质传递的规律及特点。
学习本章的基本要求是:掌握扩散传质、对流传质基本概念,菲克第一定律和菲克第二定律的表达式、物理意义及应用。
物质从物体或空间的某一部分传递到另一部分的现象称为质量传输过程,简称传质。
传质有扩散传质和对流传质两类,浓度梯度是其推动力。
浓度通常是指参与传质过程的混合物中的某一组分的浓度,即是单位体积混合物中该组分物质量的多少,可用质量浓度、摩尔浓度、气体分压浓度表示。
同流体流动和传热一样,传质也有稳定传质和不稳定传质之分。
对稳定扩散传质,某组分的扩散传质通量与浓度梯度的关系可用菲克第一定律表示,而菲克第二定律表征了不稳定扩散传质的基本特性,可用于求解浓度场。
扩散传质扩散传质有稳定扩散传质和不稳定扩散传质之分。
学习本章的基本要求是:掌握平板和圆筒壁扩散传质方程的应用,传质傅里叶数与传质毕欧数的表达式及物理意义;会借用平壁和圆筒壁导热计算图计算各种边界条件下的浓度场。
借用研究稳定导热的方法可直接求出平板和圆筒壁稳定扩散传质的浓度场和扩散传质量。
根据其表达式可知,通过一定的实验方法可以测定出总的扩散传质量N i 和浓度梯度,进而确定物质的互扩散系数。
借用研究不稳定导热的方法可直接求出平板和圆柱体不稳定扩散传质的浓度场。
在应用相应图表进行计算时,只需将傅里叶数与毕欧数替换为传质傅里叶数与传质毕欧数即可,当然相应的参数亦应作代换。
对流传质对流传质是流体流动条件下的物质传递过程。
学习本章的基本要求是:掌握浓度边界层及有效浓度边界层的概念,对流传质系数的单位、物理意义、影响因素及对流传质系数的模型理论,施密特特征数及谢伍德特征数的表达式及物理意义;会借用研究对流换热方法解决对流传质问题。
当流体流过表面并与之发生对流传质时,靠近表面形成的具有浓度梯度的流体薄层称浓度边界层。
浓度边界层的基本特征与热边界层类似,随着流向的深入,边界层厚度增大。
第六章 精馏§1 传质过程概述 6-1 传质过程的定义传质过程的定义——物质以扩散的方式,从一相转移到另一相的相界面的转移过程,称为物质的传递过程,简称传质过程。
日常生活中的冰糖溶解于水,樟脑丸挥发到空气中,都有相界面上物质的转移过程。
例如某焦化厂里,用水吸收焦炉气中的氨。
OH NH O H NH 423→+。
如图6-1所示。
图6-1 吸收传质示意图再如某酒精厂里,酒精的增浓与提纯。
即利用乙醇与水的沸点不同,或挥发度不同,使乙醇与水分离的过程。
如图6-2所示。
图6-2 精馏传质示意图这两个例子说明,有物质()O H OH H C NH 2523 , , 在相界面的转移过程,都称为传质过程。
6-2 传质过程举例焦化厂的例子,是吸收操作。
——利用组成混合气体的各组分在溶剂中溶解度不同来分离气体混合物的操作,称为吸收操作。
焦炉气中不仅含有3NH ,还有242 , , , H CH CO CO 等气体,利用3NH 易溶于水,以水为吸收剂,使3NH 从焦炉气中分离出来。
吸收主要用来分离气体混合物,所以有的教材称吸收为气体吸收。
如图6-3所示。
图6-3 吸收局部示意图水称为溶剂,3NH 称为溶质,炉气中其他气体称为惰性组分。
用水吸收氯化氢气体)(HCl ,制备盐酸,也是一种吸收操作。
酒精厂的例子,是精馏操作。
——利用液体混合物各组分沸点(或挥发度)的不同,将物质多次部分汽化与部分冷凝,从而使液体混合物分离与提纯的过程,称为精馏操作。
精馏主要用来分离液体混合物,所以有的教材称精馏为液体精馏。
传质过程还有,萃取——利用混合物各组分对某溶剂具有不同的溶解度,从而使混合物各组分得到分离与提纯的操作过程。
例如用醋酸乙酯萃取醋酸水溶液中的醋酸。
如图6-4所示。
图6-4 萃取示意图此例中醋酸乙酯称为萃取剂)(S ,醋酸称为溶质)(A ,水称为稀释剂)(B 。
萃取操作能够进行的必要条件是:溶质在萃取剂中有较大的溶解度,萃取剂与稀释剂要有密度差。
<热质交换原理与设备>第一章绪论1.分子传递的三定律3个传递系数、公式、结构上的类似性。
2.紊流传递,分子传递的基本概念基于流态划分的传递现象的两种基本形式。
3.设备的分类以及它们各自的传热机理第二章热质交换过程1.传质定义:分子扩散和对流扩散的概念基于质交换的构因划分的质交换的基本方式对流传质量概念2.5种扩散通量的定义之间的关系扩散通量质扩散通量、摩尔扩散通量、扩散通量向量、绝对扩散通量、相对扩散通量3.斐克定律的其它表示形式质量平均速度与扩散速度4.斯蒂芬定律应用情况;积分形式、微分形式,转化条件(转化为斐克定律)5.扩散系数定义,o D的定义(公式不记),随压强和温度的变化情况6.对流传质的基本公式7.边界层的概念?意义?对流传质简化模型的中心思想。
8.薄膜渗透理论的基本论点、结论(公式、推导不计)9.各准则数的物理意义普朗特,施密特,刘伊斯10.类似律的本质:阐述三传之间的类似关系(建立了…和之间的关系)11.同一表面上传质对传热的影响,对壁面热传导和总传热量影响相反由(2-90)和图2-16来分析影响12.刘伊斯关系式的表达式和意义第三章相变热量交换原理1.什么是沸腾放热的临界热流密度?有何意义?2.汽化核心分析3.影响沸腾换热的因素4.影响凝结现象的因素第四章空气热质处理方法1.麦凯尔方程的意义,热质交换设备的图解方法。
2.空气与水直接接触时热湿交换的原理,显热,潜热推动力,空气状态变化过程,实际过程3.吸收吸附法较之表冷器除湿的优点。
4.干燥循环的3个环节5.吸附剂传质速度的影响因素。
6.吸附原理:表面自由焓7.动态吸附除湿的再生方式8.吸附除湿空调系统9.吸收原理:气液平衡关系第五章 其它形式的热质交换1.空气射流的种类、特点等温自由射流的速度衰减。
非等温射流温度边界层,速度边界层,浓度边界层的特性。
起始段,主体段2.回风口空气衰减规律3.送风温差第六章 热质交换设备1.表冷器的热工计算(1)传热系数与哪些因素有关 迎面风速,析湿系数,水流速(2) 效能—传热单元法 主要原则,几个参量的意义2.喷淋室的热工计算(1)影响喷淋室热交换效果的因素。