文档介绍：化工传递过程基础
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第三篇质量传递
以上两篇所讨论的动量传递及热量传递问题,都是根据系统内只有单个组分或虽有多个组分,但各组分之间不存在浓度梯度的情况而言的。本篇将要讨论多组分且有浓度梯度存在的系统。当物系中的某组分存在浓度梯度时,将发生该组分由高浓度区向低浓度区转移,此过程即为质量传递,简称传质。质量传递是自然界和工程领域中普遍存在的传递现象,它与动量传递、热量传递一起,构成了化学工程上最基本的三种传递过程,简称为“三传”。
质量传递与动量传递、热量传递有许多类似之处。譬如,动量传递必须有速度梯度存在,热量传递必须有温度梯度存在,传递过程才能进行。同样,质量传
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本篇包括第九~第十二章,共4章。其中第九章讨论质量传递的基本方式、传质的速度与通量以及传质微分方程等内容;第十章讨论分子传质问题;第十一章讨论对流传质问题;第十二章则对同时发生动量、热量与质量传递的过程进行简要介绍。
递也必须有组分的浓度梯度存在,传递过程才能进行。因此,前面动量传递和热量传递两篇内容的讨论,为本篇内容的研究奠定了理论基础。
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第九章质量传递概论与传质微分方程
本章将重点讨论质量传递的基本方式、传质的速度与通量以及传质微分方程等问题。
第一节质量传递概论
一、混合物组成的表示方法
在多组分系统中,各组分的组成有不同的表示方法,化工计算中常用的有以下几种。
(一)质量浓度与物质的量浓度
单位体积混合物中所含某组分i的质量称为该组分的质量浓度,以符号表示,单位。组分i的质量浓度定义式为
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式中 Gi——混合物中组分i的质量;
V——混合物的体积。
若混合物由N个组分组成,则混合物的总质量浓度为
单位体积混合物中所含某组分i的物质的量称为该组分的物质的量浓度,以符号ci表示,单位为。组分i的物质的量浓度定义式为
式中 ni——混合物中组分i的物质的量。
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若混合物由 N 个组分组成,则混合物的总物质的量
浓度 C 为
质量浓度与物质的量浓度的关系为
及
式中----混合物的平均摩尔质量;
----组分i摩尔质量。
(二)质量分数与摩尔分数
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混合物中某组分i的质量占混合物总质量的分数称为该组分的质量分数,以符号表示。组分i的质量分数定义式为
式中 G--混合物的总质量;
若混合物由 N 个组分组成,则有
混合物中某组分i的物质的量占混合物总物质的量的分
数称为该组分的摩尔分数,以符号表示。组分i的摩
尔分数定义式为
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式中 n--混合物的总物质的量;
若混合物由 N 个组分组成,则有
应予指出,当混合物为气液两相体系时,常以表示
液相中的摩尔分数, 表示气相中的摩尔分数。
组分A的质量分数与摩尔分数的互换关系为
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二、质量传递的基本方式
与热量传递中的导热和对流传热相对应,质量传递的方式亦可大致分为分子传质和对流传质两类。
(一)分子传质
分子传质又称为分子扩散,一般简称为扩散,它是由于分子的无规则热运动而产生的物质传递现象。分子传质在气相、液相和固相中均能发生。
如图9-l所示,用一块隔板将容器分为左右两室,两室中分别充人温度和压力相同、而浓度不同的A和B两种气体的混合物。设在左室中,组分A的浓度高于右室,而组分B的浓度低于右室。当隔板抽出后,由于气体分子的无规则热运动,左室中的A、B分子会窜人右室,同
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