冶金传输原理-第9章质量传输中的基本概念-2

第9章质量传输基本概念第9章质量传输基本概念9.1基本质量传输方式9.2浓度、速度、扩散通量密度9.1.1扩散传质9.1.2对流传质9.1.3相间传质9.2.1浓度9.2.2速度9.2.3传质通量第9章质量传输基本概念质量传输——物质从空间或物体的某一部分转移到另一部分的现象浓度差——质量传输的推动力在1333K温度下Al扩散进入MgO陶瓷的试样断面图（电镜照片）9.1基本质量传输方式9.1.1扩散传质9.1.2对流传质流动体系中，由流体质点的宏观运动而引起的物质传递过程。其机制与对流换热类似。9.1.3相间传质传质过程涉及到两相或多相的相际之间的传质。与综合传热类似。由于浓度差存在，依靠分子运动引起的质量传输。其机理类似于热传导过程多相反应：气—固、气—液、固—液等9.2浓度、速度、扩散通量密度9.2.1浓度1、质量浓度质量浓度ρi——单位体积混合物中含i组分的质量)1.9()/(3mkgVmii含有n个组分的混合物的总质量浓度为)2.9()/(1311mkgmVniinii9.2浓度、速度、扩散通量密度2、质量分数)3.9(%1iniiiimmw)4.9(11niiw体系中各组分的质量分数之和为1，即质量分数——i组分的质量与混合物的质量之比iw3、量浓度量浓度ci——单位体积混合物中含i组分的物质的量)5.9(/3mmolMciii含有n个组分混合物总质量的量浓度为：)6.9()/(31mmolccnii)/(imolkgMi的分子量组分—式中9.2浓度、速度、扩散通量密度质量浓度与摩尔浓度之间的关系9.2浓度、速度、扩散通量密度4、摩尔分数摩尔分数xi——混合物中所含i组分的物质的量与混合物的物质的量之比,即)7.9(1ccccxiniiii体系中各组分的摩尔分数之和为1，即)8.9(11niix5、气体对于满足理想气体状态方程的完全气体混合物，可用压力来表示RTnVpiiRTcRTVnpiiippRTPRTpccxiiii//).KJ/mol(3143.8RRT,P,常数，为摩尔气体为热力学温度，为混合气体的总压力式中9.2浓度、速度、扩散通量密度ni—组分i的摩尔数质量分数与摩尔分数的关系：niiiiiniiiiiniiiiiniiiiiMxMxMcxMcxMcMcw1111同理)11.9(//1niiiiiiMwMwx9.2浓度、速度、扩散通量密度即niiiiiiMxMxw1以静止坐标为参考基准以静止坐标为参考基准9.2浓度、速度、扩散通量密度和热量传输不同，质量传输过程涉及物质的迁移，通常将导致混合物的宏观流动。由于混合物中各组元的移动速度不同，需要定义混合物主体流动的平均速度，以A、B二组元混合物为例，其主体平均速度为9.2.2速度组分i的绝对速度组分i的实际移动速度—iv1、混合物的平均速度质量平均速度摩尔平均速度BABBAAvvv)(1BABBAAMcccvcvccv)(12、传质速度示意图静止平面AvBv9.2浓度、速度、扩散通量密度混合物)(Mvv)(MAvvv)(MBvvv由以上定义可知，混合物的主体平均速度为各组分所共有。组元i的扩散速度Mvviivv——组分i相对于混合物平均速度的移动速度。3、以混合物的平均速度为参考基准绝对速度=主体流动速度+扩散速度)(vvvvAA9.2浓度、速度、扩散通量密度注：混合物流动系宏观运动，它同时携带组分Ａ和Ｂ流向静止平面；扩散流动是指某组分在浓度梯度的作用下进行的分子扩散，它所传递的是纯组分Ａ或Ｂ。9.2.3传质通量通量密度=速度×浓度1、相对于静止坐标系的质量通量和摩尔通量)16.9()]/([2smkgvniii质量通量)17.9()]/([2smmolvcNiii摩尔通量23mskgmkgsm2、相对于质量平均速度的质量通量和相对于摩尔平均速度的摩尔通量为:)18.9()]/([)(2smkgvvjiii质量通量)19.9()]/([)(2smmolvvcJMiii摩尔通量双组分混合物中，浓度、速度以及质量通量的表达及其相互关系式→表9.19.2浓度、速度、扩散通量密度研究中采用较多。—热扩散、离子扩散的—用；—扩散问题的研究中采—采用比较多；—材料、化工、冶金中—、注：iiiijJNn作业、思考题作业162页：题3思考题1、简述以下概念：（1）扩散传质，（2）对流传质，（3）相间传质2、浓度、速度、通量的表示方法有哪些？有何不同。