概述
第七章传质与分离过程概论
分子传质(扩散)
质量传递的方式与描述
一、分子扩散现象与费克定律
由于分子的无规则热运动而形成的物质传递
现象—分子传质。
分子传质又称为分子扩散,简称为扩散
分子传质在气相、液相和固相中均能发生
描述分子扩散过程的基本定律—费克第一定律。
kmol/(m2· s )
费克第
一定律
DAB —组分A在组分B中的扩散系数,m2/s
一、分子扩散现象与费克定律
(Fick)定律
及
DBA —组分B在组分A中的扩散系数,m2/s
对于两组分扩散系统
一、分子扩散现象与费克定律
微分得
故此得
示例:用水吸收空气中的氨
一、分子扩散现象与费克定律
设由A、B组成的二元气体混合物,其中 A为溶质,可溶解于液体中,而B不能在液体中溶解。这样,组分A可以通过气液相界面进入液相,而组分 B不能进入液相。由于 A分子不断通过相界面进入液相,在相界面的气相一侧会留下“空穴”。根据流体连续性原则,混合气体会自动地向界面递补,这样就发生了A、B 两种分子并行向相界面递补的运动,这种递补运动就形成了混合物的总体流动。
相界面
气相(A+B)
液相 S
主体
流动
一、分子扩散现象与费克定律
二、气体中的稳态分子扩散
设由A、B两组分组成的二元混合物中,组分A、B进行反方向扩散,若二者扩散的通量相等,则称为等分子反方向扩散。
气相
相界面-----------
液相
易挥发组分
NA
NB
难挥发组分
蒸馏操作
对于等分子反方向扩散
NA=-NB
二、气体中的稳态分子扩散
因此得
N=NA+NB=0
故此得
等分子反方向扩散
(1) z = z1
边界条件
cA = cA1 ( pA = pA1 )
(2) z = z2
cA = cA2 ( pA = pA2 )
二、气体中的稳态分子扩散
求解得
当扩散系统处于低压时,气相可按理想气体混合物处理,则
二、气体中的稳态分子扩散
据此得
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