第05章質(zhì)量傳遞培訓課件-資料下載頁
2025-01-08 18:55本頁面
【正文】 而渦流擴散系數(shù)難以測定和計算。 為揭示對流傳質(zhì)系數(shù)的物理本質(zhì)，從理論上說明諸因素對它的影響，把復雜的對流傳質(zhì)過程轉(zhuǎn)化為本質(zhì)上近似的 數(shù)學模型 加以研究。 簡化數(shù)學模型，對其作數(shù)學描述， 解析求得傳質(zhì)系數(shù)的理論式。 實驗檢驗、 確定 模型參數(shù)。 問題 提出 解決問題思路 A , 0 A ,()icc?簡化處理： 將過渡層內(nèi)的渦流擴散折合為具有一定厚度的層流膜層的分子擴散 —— 膜模型 。 由流體主體到界面的擴散 通過有效膜層的分子擴散 整個有效膜層的傳質(zhì)推動力為 全部傳質(zhì)阻力集中在有效膜層 G lG 有效膜層 虛擬膜層 對流傳質(zhì)過程的 虛擬膜模型 分子擴散 0 cA,i cA,0 c x 層流底層 湍流主體 過渡層 界面 濃度分布 分子擴散分子 +渦流擴散 渦流擴散 相當于 有效膜厚 由層流內(nèi)層濃度梯度線延長線與流體主體濃度線相交于一點G，則厚度為 G到相界面的垂直距離。 組分 A的 對流傳質(zhì)速率 ， kmol/(m2s) 流體主體中 組分 A的濃度， kmol/m3 界面上 組分 A的濃度， kmol/m3 對流傳質(zhì)系數(shù) ，下標“ c”表示物質(zhì)的量濃度， m/s 用分子擴散速率方程去描述對流擴散。由壁面至流體主體的對流傳質(zhì)速率為 A A , A , 0()ciN k c c??界面上組分 A的分壓 N/m2 氣相主體中組分 A的分壓， N/m2 氣相傳質(zhì)分系數(shù) ，kmol/（ m2sPa） 氣相與界面的傳質(zhì) )( 0,A,AGA ppkN i ??氣相中的傳質(zhì)用摩爾分數(shù) y 表示，則 )( 0,A,AA yykN iy ??AApyp? pkk y G?)( 0,A,AA xxkN ix ??AAcxc? Lxk k c? 液相中的傳質(zhì)用摩爾分數(shù) x表示 ，則 傳質(zhì)速率方程式能否用于計算？ (cA,icA,0)可求，但 k=?（同傳熱： k取決于流體物性、流動狀況等因素） ?實驗測定 ?經(jīng)驗公式（下一章）。 注意！ 傳質(zhì)速率方程式有多種形式（濃度表示方法有多種? 傳質(zhì)推動力和相應(yīng)的傳質(zhì)系數(shù)），傳質(zhì)比傳熱更復雜。 液相傳質(zhì)分系數(shù) ， m/s 液相與界面的傳質(zhì) A L A , A , 0()iN k c c??雙組分系統(tǒng)中， A、 B兩組分作等分子反向擴散時， BA NN ??對流傳質(zhì)系數(shù)用 表示，則 0ck 0A A , A , 0()ciN k c c??相應(yīng)的分子擴散速率為 ABA , A , 0G()AiDN c cl0 ABGcDkl?虛擬膜層厚度 等分子反向擴散的傳質(zhì)系數(shù) 單相 對流傳質(zhì)的兩種典型情況： 單向擴散的傳質(zhì)系數(shù) 雙組分系統(tǒng)中，組分 A通過停滯組分 B作單向擴散時， 0?N對流傳質(zhì)系數(shù)用 表示。則 ck A A , A , 0()ciN k c c??相應(yīng)的分子擴散通量為 故 組分 B的對數(shù)平均摩爾分數(shù) ABA A , A , 0G B ,m()iDcN c clcA B A BB ,m G B ,m Gcc D Dkc l x l??0B ,mcckkx?ABA A , A , 0B ,m()iDcN c cLc??單向擴散 )( 0,A,AmB,ABA ppRTL ppDNi ??傳質(zhì)通量的計算 分子傳質(zhì) 等分子反向擴散 ABA A , A , 0()iDN c cL ABA A , A , 0iDN p pRT L對流傳質(zhì) A A , A , 0ciN k c c?? )( 0,A,AGA ppkN i ??A L A , A , 0ik c c )(0,A,AA yykN iy ?? )( 0,A,AA xxkN ix ??AA B A , A , 00d ()d cizcD k c cz ?? ? ?A B AA , A , 0 0ddc i zDckc c z ??? ?在穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)下，組分 A通過有效膜層的傳質(zhì)速率應(yīng)等于對流傳質(zhì)速率，即 A0dd zcz ?關(guān)鍵在于求壁面濃度梯度 工程中常見的湍流傳質(zhì)問題，基于機理的復雜性，不能采用分析方法求解。 ( , )Sh f R e Sc? /Sh k d D?施伍德數(shù) 傳質(zhì)設(shè)備的特征尺寸 對流傳質(zhì)系數(shù)一般采用類比法或量綱分析法確定。 三、典型情況下的對流傳質(zhì)系數(shù) 自學內(nèi)容 (一 )平板壁面上的層流傳質(zhì) 0cxxkxShD?局部傳質(zhì)系數(shù) 以 x為特征尺寸的雷諾數(shù) x—— 距離平板前緣距離 Sc D??施密特數(shù) 1 / 2 1 / 2 Re Sc?0mmckLShD?Sc 0mmcckk?0mck對于長度為 L的整個板面，其 平均 傳質(zhì)系數(shù) 以板長 L為特征尺寸的雷諾數(shù) 適用范圍： ， 平板壁面上傳質(zhì)速率很低（壁面法向流動可忽略不計） 1 / 2 1 / 3 4 Re Sc?0. 8 1 65Sh Re Sc?平均 傳質(zhì)系數(shù) 對流 傳質(zhì)系數(shù) (二 )平板壁面上的湍流傳質(zhì) 0. 8 1 / 92Sh R e Sc?（ 1）組分 A在管壁處的濃度 恒定 A,ic0 D??iAN ,0 D(三 )圓管內(nèi)的層流對流傳質(zhì) 在圓管內(nèi)流動的流體與管壁間發(fā)生傳質(zhì) 速度分布和濃度分布均已充分發(fā)展、且傳質(zhì)速率較低時， （ 2）組分 A在管壁處的質(zhì)量通量 恒定 管道內(nèi)徑 管壁覆蓋著某種可溶性物質(zhì) 多孔性管壁，組分 A以恒定的傳質(zhì)速率通過整個管壁流入流體中 管內(nèi)層流時，對流傳質(zhì)系數(shù)或施伍德數(shù)為常數(shù) ckdShD?0duRe ???球直徑 球運動速度 (四 )繞固體的強制對流傳質(zhì) 1 / 2 1 / Re Sc??以“三傳”為物理內(nèi)核的單元操作 (1) 簡述對流傳質(zhì)的機理和傳質(zhì)阻力的分布。 (2) 傳質(zhì)邊界層的范圍如何確定？試分析傳質(zhì)邊界層與流動邊界層的關(guān)系。 (3) 為什么流體層流流動時其傳質(zhì)速率較靜止時增大？ (4) 虛擬膜層的涵義是什么？試比較對流傳質(zhì)速率方程 和費克定律的異同。 (5) 比較對流傳熱和對流傳質(zhì)的區(qū)別。為什么對流傳質(zhì)存在兩種情況？ (6) 簡述影響對流傳質(zhì)速率的因素和強化傳質(zhì)的措施。 思考題 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
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