传质基础-2

6.3.3对流传质•指流体与固体壁面或相界面间的质量传递；•传质方向与流动方向相垂直•流动状况对浓度梯度及传质速率影响很大1--气体静止传质方向单向扩散•流动状况对浓度梯度及传质速率影响很大•流动边界层，热边界层，浓度边界层•在边界层内，速度、温度、浓度具有相同的分布•湍流使边界层变薄，传质速率提高，阻力集中于层流底层•理论上难以确定涡流扩散系数和浓度梯度1--气体静止对流扩散速率，既有分子扩散又有涡流扩散。dZdcDDJAeA层流区eD=0湍流区分子扩散可忽略过渡区两者均不可忽略。（1）对流传质的停滞膜模型•相界面处有一层虚拟的停滞膜；•膜外为流体流动的湍流区，无浓度梯度；•对流传质的阻力全部集中于停滞膜内；•停滞膜非常薄，膜内无物质累积，为稳态分子扩散。相界面气相主体G停滞膜模型模型优点：可采用分子扩散传质模型计算对流传质。（2）对流传质速率方程1212lnBBBBBmpppppBmGGGpPRTDkAiAGAppkN气膜传质系数反映传质的阻力大小AiABmGGApppPRTDN体系总压A组分的分压传质阻力浓度差GAiAkpp1对于液相则有：ccccDNiBmLLA01212lnBBBBBmcccccBmLLLccDk0(称为液膜传质系数)cckNiLA传质阻力浓度差LAAikcc1传质速率方程还可以用摩尔分率表示)(iyAyykN)(xxkNixA其中气膜传质系数和液膜传质系数分别对应于不同的浓度差（传质推动力），注意其单位不同。书P18表6.3.1换算关系如下：GypkkLxkck0（3）对流传质系数),,,,(duDfk影响因素：利用量纲分析法得：)s,R(fshceDkdsh薛伍德准数udRe雷诺数（流动影响）Dsc施密特准数（物性影响）与对流传热的无量纲数比较。通过实验测定不同设备的经验关联式，如湿壁塔：23.083.0023.0cesRsh6.3.4总传质速率方程（1）相际传质的双膜模型吸收过程—相际间传质气相主体—相界面—液相主体由于对流传质复杂性,难于求解，以简化模型，代替真实过程。双膜模型要点：(基于停滞膜模型)1．气液相间有稳定的相界面2．相界面两侧各有一停滞膜，膜内的传质以稳态分子扩散方式进行（虚拟膜或者有效膜）3．传质阻力全部集中在虚拟膜内，膜外相主体中高度湍流传质阻力为零，即无浓度梯度。4．界面上气液呈相平衡，无传质阻力。●●气液界面气相主体液相主体①②③单相内传质单相内传质AiAGAppkNiyAyykN:或AAiLAcckNxxkNixA:或（2）总传质速率方程对比对流传热0011AhAbAhttmiichRt热流体冷流体对流传热对流传热Q导热图4-2间壁换热th1th2tc1tc2mwcwhiiwhhAbttAhtt,,,100,1Ahttcwc对于稳态传质过程：)/1/(yiAkyyN)/1/(xikxxxiyiiiAkKkKxxyyN1)()(xiyykKkK11eyAyyKN则同理xxKNexAxyixkkKK111iiixKyye---与液相主体浓度x相平衡的气相浓度Ky---气相总传质系数，表明相际传质的总阻力)(cckppkNiLiGAHpcHpceii又：LGeAkHkppN1所以：LGGkHkK11令：)(eGAppKN则有：AiAGAppkNiyAyykN:或AAiLAcckNxxkNixA:或eyAyyKNxxKNexA:或eGAppKNccKNeLA:或传质速率方程小结AiAGAppkNiyAyykNGykPkAAiLAcckNxxkNixALxkCk0气膜:液膜:以总推动力表示的传质速率方程:eyAyyKN)(eGAppKNGyKPKxxKNexA)(ccKNeLALxKCK0气膜:液膜:传质系数间的关系:xiyykKkK11xyixkkKK111yixKKKLGGkHkK11LGLkHkK111GLHKK6.3.5相界面浓度及传质推动力（1）相界面浓度GLAiAAiAkkccppiiHcp)()(cckppkNiLiGAiiHcp6.3.5相界面浓度及传质推动力（2）传质推动力如图所示P点，•传质方向？•气、液相传质推动力？6.3.7相际传质速率分析（1）气膜阻力控制过程平衡线斜率很小，溶解度很大（易溶）此时yykK，称为气膜控制。xxieiyy气相分传质方程与总传质方程相一致。易溶气体。气膜控制，增加气相流率,yK提高,加快吸收过程.增加液相流率，效果不明显。yyixiyexEiyAyykNeyAyyKNxiyykKkK11xiykKk1（2）液膜控制平衡线斜率较大,溶解度小(难溶)yixkKk11此时xxkK，称为液膜控制。eixxyyi总阻力=液相阻力液膜控制，增加液相流率，xK增加，加快传质，有利吸收，增加气相流率，效果不明显。yxxiyiyexeExxkNixAxxKNeiAyixxkKkK111（3）双膜阻力联合控制气液两膜的传质阻力两者均不可忽略。6.3.8传质单元和平衡级法•逐级接触式设备—板式塔•连续微分接触式设备—填料塔dh)yy(aKGdyey物料衡算式与传质速率式联立得：所需传质空间高度：HTUNTUyydyaKGhyyey12)(2,yqnG1,xqnL2,xqnL1,yqnGyxdyydxxdhh微元填料层物料衡算传质设备计算方法（1）传质单元法对dh微元段作溶质A衡算：GAdydGAaAdhyyKdGeyA)(dh微元段的传质速率方程：（2）平衡级法理论级：指当汽、液两相在其上进行接触传质后，离开该理论级的两相在传质、传热方面都达到了热力学平衡。即汽、液两相的温度相同、组成互呈相平衡，常又称为平衡级。pTTNNE作业：P222、3、4、5本题为一种实验测定D的方法解法比较：非稳态---微元时间dθ内，扩散距离变化dz很小，可看作稳态。•经验公式6.2.31—误差大•稳态平均---误差大zdθ,dz