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传质基本概念及其重要性

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:传质是体系中由于物质浓度不均而发生的质量传递过程,其基本方式分为分子扩散和涡流扩散两类。从逻辑上讲,传质速率也与传质面积A成反比,因此也常用单位面积传质速率这个概念,称为扩散通量,用符号J表示,单位为kg/。故在稳态传质中扩散通量即传质速率,是单向扩散及等摩尔反向扩散等传质理论的重要基础。

传质基本概念及其重要性

传质(Mass Transfer)是体系中由于物质浓度不均而发生的质量传递过程,其基本方式分为分子扩散(Molecular Diffusion)和涡流扩散(Eddy Diffusion)两类。传质过程中因物系浓度不均,而依靠微观分子运动产生传质的现象称为分子扩散,如布朗运动;而在流动着的流体中,不同浓度的质点依靠宏观运动相对碰撞混合导致浓度趋向于均匀的传质过程称为涡流扩散或湍流扩散。食品加工传质单元操作多发生在流体湍流的情况下,此时的湍流主体与相界面之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总和即为对流传质(Convective Mass Transfer),即指壁面与运动流体之间,或两个有限互溶的运动流体之间的质量传递。

所有传输现象(流体流动、传热和传质、电流输送等)都是由于系统各部分缺乏平衡所导致的,其传递速率遵守类似于欧姆定律的普遍规律,即在传输介质中,传递速率(即单位时间内传递量)与驱动力成正比,与阻力成反比。如在气相、液相中,传质速率在气相中与蒸汽分压差、在液相中与浓度差的关系分别为式(7-1)和式(7-2):

式中 NA——传质速率,kg/(m2·s);

kG——以气相分压差(pA-pA,i)表示推动力的气相总传质系数,kg/(m2·s·kPa);

kL——以液相浓度差(CA,i-CA)表示推动力的液相总传质系数,m/s;(www.xing528.com)

F——气相、液相中传质推动力;

R——气相、液相中传质阻力。

在传质过程中,由于浓度不均才发生了质量传递,F所代表的推动力即为系统中存在的浓度梯度。从逻辑上讲,传质速率也与传质面积A成反比,因此也常用单位面积传质速率这个概念,称为扩散通量,用符号J表示,单位为kg/(m2·s)。故在稳态传质中扩散通量即传质速率,是单向扩散及等摩尔反向扩散等传质理论的重要基础。

传质过程还包括传质分离,传质分离过程可以分为平衡分离和速率分离两大类。平衡分离过程是借助分离媒介使均相混合物系统变为两相体系,再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据实现分离,可以分为气液传质过程、液液传质过程、液固传质过程、气液传质过程、气固传质过程等。速率分离过程主要以浓度差、压力差、电位差等作为推动力,在选择性透过膜的配合下,利用各组分扩散速度差异实现混合物分离操作。

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