第05章質(zhì)量傳遞培訓(xùn)課件(參考版)
2025-01-10 18:55本頁面
【正文】 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(qiáng)化傳質(zhì)的措施。 (3) 為什么流體層流流動(dòng)時(shí)其傳質(zhì)速率較靜止時(shí)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(fèi)克定律的異同。 三、典型情況下的對流傳質(zhì)系數(shù) 自學(xué)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?cái)?shù) 1 / 2 1 / 2 Re Sc?0mmckLShD?Sc 0mmcckk?0mck對于長度為 L的整個(gè)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(dòng)可忽略不計(jì)） 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(dòng)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(shí)， （ 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(gè)管壁流入流體中 管內(nèi)層流時(shí)，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(yùn)動(dòng)速度 (四 )繞固體的強(qiáng)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(jī)理和傳質(zhì)阻力的分布。則 ck A A , A , 0()ciN k c c??相應(yīng)的分子擴(kuò)散通量為 故 組分 B的對數(shù)平均摩爾分?jǐn)?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(kuò)散 )( 0,A,AmB,ABA ppRTL ppDNi ??傳質(zhì)通量的計(jì)算 分子傳質(zhì) 等分子反向擴(kuò)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(jī)理的復(fù)雜性，不能采用分析方法求解。 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(dòng)力和相應(yīng)的傳質(zhì)系數(shù)），傳質(zhì)比傳熱更復(fù)雜。ss) 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(biāo)“ c”表示物質(zhì)的量濃度， m/s 用分子擴(kuò)散速率方程去描述對流擴(kuò)散。 由流體主體到界面的擴(kuò)散 通過有效膜層的分子擴(kuò)散 整個(gè)有效膜層的傳質(zhì)推動(dòng)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(kuò)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(kuò)散分子 +渦流擴(kuò)散 渦流擴(kuò)散 相當(dāng)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(diǎn)G，則厚度為 G到相界面的垂直距離。 實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、 確定 模型參數(shù)。 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(fù)雜的對流傳質(zhì)過程轉(zhuǎn)化為本質(zhì)上近似的 數(shù)學(xué)模型 加以研究。 傳質(zhì)邊界層 可以認(rèn)為質(zhì)量傳遞的全部阻力都集中在傳質(zhì)邊界層內(nèi) c?傳質(zhì)邊界層的名義厚度定義為 13cSc???ABDSc ??Sc 1? c?? ?時(shí) 傳質(zhì)邊界層： 具有濃度梯度的流體層 A,0cA,icc?流動(dòng)邊界層與傳質(zhì)邊界層的關(guān)系： 施密特?cái)?shù)： 分子動(dòng)量傳遞能力和分子擴(kuò)散能力的比值，表示物性對傳質(zhì)的影響。 對流傳質(zhì)過程 0 cA,i cA,0 c x 層流底層 湍流主體 過渡層 界面 濃度分布 ?湍流主體： 渦流擴(kuò)散 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子擴(kuò)散，溶質(zhì)濃度均 一化， 濃度分布曲線 近似為水平線。 對流傳質(zhì)過程機(jī)理 層流邊界層： 在垂直流動(dòng)方向上只存在由濃度梯度引起的 分子擴(kuò)散。 一、對流傳質(zhì)過程的機(jī)理及傳質(zhì)邊界層 二、對流傳質(zhì)速率方程 三、典型情況下的對流傳質(zhì)系數(shù) 主要內(nèi)容 第四節(jié) 對流傳質(zhì) 能力要求：掌握對流傳質(zhì)機(jī)理、傳質(zhì)速率方程和 傳質(zhì)系數(shù) 對流傳質(zhì)： 流動(dòng)流體與相界面（固體壁面或流體界面） 之間發(fā)生的傳質(zhì)過程，也稱為對流擴(kuò)散。 由于貴金屬資源少、價(jià)格貴，各國科學(xué)家都在致力于研究經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都可行的稀土 /鈀三效催化劑。 柴油機(jī)排放的氣體中殘留的氧較多，使氧傳感器的控制不靈敏，故三效催化凈化器一般 不用于柴油機(jī)，而只適用于汽油機(jī)。 催化劑的 最佳工作溫度是 400℃ 到 800℃ 左右，溫度過高使催化劑老化加劇，溫度過低，轉(zhuǎn)換效率急劇下降；在 理想的空燃比 (:1)下，催化轉(zhuǎn)化的效果也最好。 殼體用耐高溫的不銹鋼制成 ， 內(nèi)部的蜂巢式通道 (多孔陶瓷材料 )上涂有催化劑 ， 催化劑的成份有鉑 、鈀和銠等稀土金屬 。 三元指： CO、 CnHm、 NOx。 歐共體規(guī)定從 1993年 1月開始 ， 在歐共體各國出售的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)新車一律要配置三元型催化式凈化器 。 這種政府行為促進(jìn)了汽車排氣凈化裝置的發(fā)展和應(yīng)用 ， 一種簡便 、 有效的催化式排氣凈化器應(yīng)運(yùn)而生了 。 1955年美國洛杉磯被光化學(xué)煙霧籠罩幾天 ，幾千人受害 ， 三百人死亡 。 (5)分析雙組分混合氣體中，當(dāng) NB= 0、 NB=－ NA及 NB=－2NA時(shí)，總體流動(dòng)對組分傳質(zhì)速率的影響。 (2)在雙組分混合氣體的單向分子擴(kuò)散中，組分 A的宏觀運(yùn)動(dòng)速度和擴(kuò)散速度的關(guān)系？ (3)單向擴(kuò)散中擴(kuò)散組分總擴(kuò)
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