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第六章吸收
6/28/2018
本节讲授
内容
第三节传质机理与吸收速率
3
扩散系数
2
气相中的稳定分子扩散
5
吸收机理
1
分子扩散与菲克定律
4
对流传质
6
吸收速率方程式
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吸收过程涉及两相间的物质传递,包括三个步骤:
溶质由气相主体传递到两相界面,即气相内的物质传递;
溶质在相界面上的溶解,由气相转入液相,即界面上发生的溶解过程;
溶质自界面被传递至液相主体,即液相内的物质传递。
单相内物质传递的方式
分子扩散
对流传质
气相主体
液相主体
相界面
溶解
气相扩散
液相扩散
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一、分子扩散与菲克定律
1、分子扩散
一相内部有浓度差异的条件下,由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。
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分子扩散现象:
扩散通量:
单位面积上单位时间内扩散传递的物质量,单位:kmol/() 。
表示扩散过程进行的快慢。
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费克(Adolph Fick 1829–1901)
德国数学家、物理学家、生理学家,生于德国。曾在马尔堡大学学****医学。1852年之后的16年间,费克成为一名精通数学、物理和生理学的科学家。
费克作为物理学家做出的第一个贡献是在1855年提出了分子扩散第一定律,当时他只有26岁。得益于牙齿腐蚀速率的启发,他从傅立叶的热量平衡理论出发,用数学的方法从理论上导出了该定律。25年后该理论的正确性被实验加以证明。
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(1)菲克定律
2、菲克定律
温度、总压一定,组分A在扩散方向上任一点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。
JA——组分A扩散速率(扩散通量),kmol/(m2·s);
——组分A在扩散方向z上的浓度梯度,kmol/m4;
DAB——组分A在B组分中的扩散系数,m2/s。
负号:表示扩散方向与浓度梯度方向相反,扩散沿着浓度降低的方向进行。
组分B的分子扩散通量:
费克定律只适用于由于分子无规则热运动而引起的扩散过程。
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试分析与傅立叶定律以及牛顿粘性定律的区别及联系。
质量传递:菲克定律
热量传递:傅里叶定律
动量传递:牛顿粘性定律
共同点:
通量=系数×梯度
或过程速率=推动力/阻力
不同点:热量与动量传递并不单独占有任何空间,而物质本身却是要占据一定空间的,因此,物质传递现象更为复杂。
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(2)分子扩散系数间的关系
根据菲克定律:
由A、B两种气体所构成的混合物中,A与B的扩散系数相等。
对于两组分扩散系统,在恒温下,总摩尔浓度为常数,
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二、气相中的稳定分子扩散
1、等分子反向扩散及速率方程
(1)等分子反向扩散
分子扩散两种形式:等分子反向扩散,单向扩散。
当通过连通管内任一截面处两个组分的扩散速率大小相等,方向相反时,此扩散称为等分子反向扩散,例如精馏过程。
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