1、7.1 概述第七章 傳質與分離過程概論7.2.1 分子傳質（擴散）7.2 質量傳遞的方式與描述7.2.2 對流傳質 1.渦流擴散 由于流體質點的湍動和旋渦而形成的物質傳遞現象渦流擴散。 v 渦流擴散在湍流流體中發生一、渦流擴散現象v 在渦流擴散中時刻存在分子擴散v 渦流擴散的通量遠大于分子擴散的通量2.渦流擴散通量方程dzdcJAMeA渦流擴散系數，m2/s Mkmol/(m2 s )一、渦流擴散現象描述渦流擴散通量的方程為渦流擴散通量1.對流傳質的類型 運動流體與固體表面之間，或兩個有限互溶的運動流體之間的質量傳遞過程對流傳質。 二、對流傳質對流傳質自然對流傳質強制層流傳質強制湍流傳質強制對

2、流傳質2.對流傳質的機理 所謂對流傳質的機理是指在傳質過程中，流體以哪種方式進行傳質。研究對流傳質速率需首先弄清對流傳質的機理。 層流內層緩沖層湍流中心AicAfc)(rfcA湍流流體流體與管壁間的濃度分布二、對流傳質湍流主體層流內層緩沖層傳質機理：分子傳質傳質機理：渦流傳質為主濃度分布：為一陡峭直線傳質機理濃度分布：為一漸緩曲線濃度分布：為一平坦曲線分子傳質渦流傳質在與壁面垂直的方向上分為三層 二、對流傳質2.對流傳質速率方程 描述對流傳質的基本方程對流傳質速率方程。 對流傳質系數，kmol/(m2sc)Lk)(AfAiLAcckNkmol/(m2 s )二、對流傳質對流傳質速率方程對流傳質

3、通量7.1 概述第七章 傳質與分離過程概論7.2.1 分子傳質（擴散）7.2 質量傳遞的方式與描述7.2.2 對流傳質7.2.3 相際間的傳質一、相際間的對流傳質過程 設組分 A從氣相傳遞到液相（如吸收），該過程由以下3步串聯而成： 組分A從氣相主體擴散到相界面； 在相界面上組分A由氣相轉入液相； 組分A由相界面擴散到液相主體。 一般來說，相界面上組分A從氣相轉入液相的過程很快，相界面傳質阻力可以忽略。因此，相際間傳質的阻力主要集中在氣相和液相中。若其中一相傳質阻力較另一相大得多，則另一相傳質阻力可以忽略，此種傳質過程即稱之為“該相控制”。 一、相際間的對流傳質過程 相際間的傳質二、相際間對流

4、傳質模型 1.雙膜模型 惠特曼(Whiteman) 于1923年提出，最早提出的一種傳質模型。pbcb停滯膜模型（雙阻力模型）雙膜模型示意圖播放動畫32：雙膜模型停滯膜模型的要點 當氣液兩相相互接觸時，在氣液兩相間存在著穩 定的相界面，界面的兩側各有一個很薄的停滯 膜氣膜和液膜，溶質A經過兩膜層的傳質方式 為分子擴散。 在氣液相界面處，氣液兩相處于平衡狀態，無 傳質阻力。 在氣膜、液膜以外的氣、液兩相主體中，由于流 體強烈湍動，各處濃度均勻一致，無傳質阻力。 二、相際間對流傳質模型 )(AiAbBMGABApppRTzpDN總)(AbAiBMLABAcccczDN總 依據雙膜模型，組分A通過氣

5、膜、液膜的擴散通量方程分別為二、相際間對流傳質模型 設對流傳質速率方程分別為 比較得)(AiAbGAppkN)(AbAiLAcckNBMGABGpRTzpDk總BMLABLczcDk總氣膜對流傳質系數液膜對流傳質系數二、相際間對流傳質模型 根據雙膜模型，導出 停滯膜模型的模型參數液膜厚度 zL氣膜厚度 zGGkABD二、相際間對流傳質模型 LkABD或 2.溶質滲透模型 希格比( Higbie )于1935年提出，為非穩態模型。溶質滲透模型示意圖二、相際間對流傳質模型 播放動畫33：溶質滲透模型溶質滲透模型的要點 液面由無數微小的液體單元所構成，當氣液兩 相相互接觸時，液相主體中的某些單元運動

6、至 相界面便停滯下來。在氣液未接觸前，液體單 元中溶質的濃度和液相主體的濃度相等，接觸 開始后，相界面處立即達到與氣相平衡狀態。 隨著接觸時間的延長，溶質 A通過不穩態擴 散方式不斷地向液體單元中滲透。 二、相際間對流傳質模型 液體單元在界面處暴露的時間是有限的，經 過時間c后，舊的液體單元即被新的液體單 元所置換而回到液相主體中去。在液體單元 深處，仍保持原來的主體濃度不變。 液體單元不斷進行交換，每批液體單元在界 面暴露的時間c 都是一樣的。 二、相際間對流傳質模型 根據溶質滲透模型，可導出 )(40AAicABccDAN二、相際間對流傳質模型 設對流傳質速率方程分別為 )(AbAiLAc

7、ckN比較可得 溶質滲透模型的模型參數暴露時間cLk2/1ABDcABLDk4二、相際間對流傳質模型 3.表面更新模型 丹克沃茨(Danckwerts) 于1951年提出，為非穩態模型。表面更新模型的要點 溶質向液相內部傳質為非穩態分子擴散過程。 界面上液體單元有不同的暴露時間或稱年齡，界 面上各種不同年齡的液體單元都存在。 不論界面上液體單元暴露時間多長，被置換的概 率是均等的。單位時間內表面被置換的分率稱為 表面更新率，用符號S 表示。 二、相際間對流傳質模型 根據表面更新模型，可導出二、相際間對流傳質模型 )(0AAiAccNSDAB設對流傳質速率方程分別為 )(AbAiLAcckN表面

8、更新模型的模型參數表面更新率S比較可得Lk2/1ABDSDABLk二、相際間對流傳質模型 7.1 概述第七章 傳質與分離過程概論7.3.1 傳質設備的分類與性能要求7.2 質量傳遞的方式與描述7.3 傳質設備簡介一、傳質設備的分類 傳質設備氣液傳質設備按所處理物系相態分類液液傳質設備氣固傳質設備液固傳質設備傳質設備按兩相的接觸方式分類逐級接觸式設備微分接觸式設備按促使兩相混合與接觸動力分類傳質設備無外加能量式設備有外加能量式設備二、傳質設備的性能要求 v單位體積中，兩相的接觸面積應盡可能大對傳質設備的基本要求v兩相分布均勻，避免或抑制溝流、短路及返混等 現象發生v流體的通量大，單位設備體積的處

9、理量大v流動阻力小，運轉時動力消耗低 v操作彈性大，對物料的適應性強 v結構簡單，造價低廉，操作調節方便，運行安全 可靠 7.1 概述第七章 傳質與分離過程概論7.3.1 傳質設備的分類與性能要求7.2 質量傳遞的方式與描述7.3 傳質設備簡介7.3.2 典型的傳質設備一、板式塔 板式塔為逐級接觸式的氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。 板式塔的結構 1. 殼體2. 塔板3. 溢流堰4. 受液盤5. 降液管板式塔液相連續相汽相分散相二、板式塔篩孔塔板示意圖 1. 篩孔2. 鼓泡層3. 泡沫層4. 降液管 填料塔為連續接觸式的氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、液體分布器、填料支承板、塔填料、填料壓板及液體再分布裝置等部件構成。 1.塔殼體；2.液體分布器；3.填料壓板；4.填料；5.液體再分布器；6.填料支承板。填料塔結構示意圖填料塔液相連續相氣相分散相二、填料塔與板式塔相比，填料塔具有以下特點：v 生產能力大v 側線進料和出料較難v 壓力降小，持液量小v 操作彈性大v 分離效率高v 造價較高v 易堵塞二、填料塔練 習 題 目思考題作業題: 6、7、81. 對流傳質有哪些類型，其傳質機理如何？2. 提出