冶金传输原理之质量传输.ppt

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1、质质 量量 传传 输输冶金工程学院冶金工程学院Part Mass Transfer第三篇质量传输l质量传输：质量传输：物质从物体或空间的某一部分转移到另一部分的现象，简称传质。l研究对象：研究对象：物质传递的规律及特点。l传质推动力：传质推动力：浓度差或浓度梯度。l传质方式：传质方式：物性传质由分子运动即扩散性引起，亦称扩散传质。对流传质由流体流动引起。l研究方法：研究方法：借用研究传热的方法来研究传质。*22、浓度场、浓度梯度、浓度场、浓度梯度l浓度场浓度场某组分浓度在空间的分布及随时间变化规律叫该组分的某组分浓度在空间的分布及随时间变化规律叫该组分的浓度场。浓度场。C i=f（x，y，z，

2、）10.1质量传输的基本概念*3第第10章章 质量传输概述质量传输概述l浓度梯度浓度梯度10.1质量传输的基本概念传质方向上单位距离上的浓度变化量（最大浓度变率）。低浓度 高浓度*4第第10章章 质量传输概述质量传输概述单位时间内通过单位面积的组分单位时间内通过单位面积的组分i i的质量或摩尔数，的质量或摩尔数，组分的流速和浓度的乘积。组分的流速和浓度的乘积。矢量矢量10.1质量传输的基本概念4、质量通量、质量通量l迁移通量（净通量）迁移通量（净通量）质量迁移通量：质量迁移通量：摩尔迁移通量摩尔迁移通量：*5第第10章章 质量传输概述质量传输概述10.1质量传输的基本概念*6第第10章章 质量

3、传输概述质量传输概述 单位时间内通过单位面积的组分单位时间内通过单位面积的组分i i的质量或摩尔数，的质量或摩尔数，组组分的流速和浓度的乘积分的流速和浓度的乘积,为矢量。为矢量。1稳定浓度场稳定浓度场一无限宽大，厚为 的平板某组分初始浓度为C0 平板下表面某组分浓度跃升到Cx并保持不变。相邻各层逐次扩散，质量沿板厚方向传递，不稳定浓度场。浓度分布不变，稳定浓度场已经建立。10.2质量传输的基本定律*7第第10章章 质量传输概述质量传输概述2.菲克第一定律菲克第一定律稳定浓度场 固体薄层 mol/m2.s任意方向 mol/m2.s 浓度梯度，负号质量传递方向与浓度梯度方向相反。10.2质量传输的

4、基本定律*8第第10章章 质量传输概述质量传输概述扩散系数Di：表征某一组分扩散能力的物性参数，即浓度梯度为1时，单位时间通过单位面积的扩散传质量。3.扩散系数Di微元控制体中组分微元控制体中组分A A的质量守恒原理：的质量守恒原理：微元体的质量微元体的质量A A的收入的收入+微元体的质量微元体的质量A A的支出的支出+微元体内微元体内有化学反应生成的质量有化学反应生成的质量A=A=微元体的质量微元体的质量A A的积蓄的积蓄 10.3 传质微分方程的推导y yx xz z0 0 x xy yz zdxdxdydydzdzm mv vy yv vx xv vz z增量增量微小六面体空间微小六面体空间10.3 传质微分方程的推导元体质量平衡微分方程元体质量平衡微分方程或或带扩散的连续性方程带扩散的连续性方程*11第第10章章 质量传输概述质量传输概述10.3 传质微分方程的推导对于稳定流动对于稳定流动教材（教材（2-17）方程的简化方程的简化固体一维不稳态扩散传质固体一维不稳态扩散传质：固体一维稳态扩散传质固体一维稳态扩散传质：菲克第二定律菲克第二定律菲克第二定律菲克第二定律直角坐标直角坐标直角坐标直角坐标圆柱坐标圆柱坐标圆柱坐标圆柱坐标*12第第10章章 质量传输概述质量传输概述10.3 传质微分方程的推导