天津大學化工傳遞過程基礎陳濤課件第十章分子傳質(zhì)(編輯修改稿)
2024-11-15 15:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 CD C cNz C c?????解得 三、伴有化學反應的氣體穩(wěn)態(tài)擴散 應控制過程 如果在催化劑表面上，化學反應進行的極為緩慢，化學反應速率 ＞＞ 擴散速率，此過程的速率由化學反應速率來確定，組分 A的傳質(zhì)通量為 12AAN k c?式中 k1— 一級化學反應速度常數(shù)； 21/AAc N k?（ 1） 由（ 1）可得 三、伴有化學反應的氣體穩(wěn)態(tài)擴散 11/lnA B AAACD CNcNC kz????112 l n /A B ABACD C cNN kzC????? 由于氣相中擴散的 NA與 NB的關系未變，因此以氣相擴散通量表示的方程為 三、伴有化學反應的氣體穩(wěn)態(tài)擴散 四、氣體擴散系數(shù) 氣體的擴散系數(shù)與系統(tǒng)的溫度、壓力以及物質(zhì)的性質(zhì)有關。 氣體中擴散系數(shù)的范圍： 1 10–3 ~1 10–4 m2/s。 測定方法有：蒸發(fā)管法、雙容積法、液滴蒸發(fā)法等，其中以蒸發(fā)管法最為常用。 蒸發(fā)管法法測定氣體擴散系數(shù)的原理 z? 0zz2 10()z ???11()z ???NA 氣體 B 液體 A 一細長的圓管，置于恒溫、恒壓的系統(tǒng)內(nèi)。 被測液體 A注入管底部，氣體 B吹過管口。液體 A 汽化并通過氣層 B進行擴散。 四、氣體擴散系數(shù) A擴散到管口處，立即被大量 氣體 B帶走，故 pA2≈0 液面處組分 A的分壓 pA1為在測定條件下組分 A的飽和蒸氣壓。 擴散過程中，液體 A不斷消耗，液面隨時間下降，擴散距離 z 隨時間而變，故為非穩(wěn)態(tài)過程。 四、氣體擴散系數(shù) z? 0zz2 10()z ???11()z ???NA 氣體 B 液體 A 但因液體 A的汽化和擴散速率很慢，在很長時間內(nèi)，液面下降的距離與整個擴散距離相比很小，故可將過程視為穩(wěn)態(tài)過程 —擬穩(wěn)態(tài)過程 。 四、氣體擴散系數(shù) z? 0zz2 10()z ???11()z ???NA 氣體 B 液體 A 因氣體 B不能溶解于液體 A中，故為組分 A通過停滯組分B的擬穩(wěn)態(tài)擴散過程，其擴散通量為 12()ABA A ABMDPN p pR T z p???（ 1） 四、氣體擴散系數(shù) z? 0zz2 10()z ???11()z ???NA 氣體 B 液體 A 對擴散組分作質(zhì)量衡算， 也可得 NA的表達式。設在時間 內(nèi)，液面下降 dz，則 d?A L A AA d z N A d M???ALAAdzNMd???即 （ 2） 四、氣體擴散系數(shù) z? 0zz2 10()z ???11()z ???NA 氣體 B 液體 A 在擬穩(wěn)態(tài)擴散情況下，上兩式聯(lián)立得 12()A B A LAAB M ADP dzppR Tp Z M d?????分離變量積分得 0 012()A L B MA B A AAR T p zd z d zzD P M p p? ?? ????02212()( ) 2AL BMAB A A AzzRT pD PM p p?? ???02212()2 ( )B M A LAB A A AR Tp z zDP M p p?????四、氣體擴散系數(shù) 測定時，記錄一系列時間間隔與 z 的對應關系，由上式即可計算出擴散系數(shù) DAB。此法比較簡便易行，精確度高，許多 DAB數(shù)據(jù)都是用此方法獲得的。 四、氣體擴散系數(shù) （ 1）雙組分氣體混合物中擴散系數(shù)的理論公式 3 / 2 1 / 211()ABABavbTMMDPS??T—熱力學溫度， K； P—總壓力， atm； MA、 MB—組分 A、 B的摩爾質(zhì)量， kg/kmol； Sav—物質(zhì) A、 B的分子平均截面積， m2； b—常數(shù)，由實驗確定。 四、氣體擴散系數(shù) （ 2）雙組分氣體混合物中擴散系數(shù)的半經(jīng)驗公式 福勒 斯凱
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