' B
物质传递的原因 物质传递=分子扩散+搅拌引起的涡流扩散+总体流动
总体流动：传质方向上混合物总体的流动
分子扩散速率-菲克定律
J A DAB dc A dz
dc A dz
分子扩散系数是物性
涡流扩散速率
J A ( DAB De )
涡流扩散系数与流动状况有关
分子扩散工作方程式
p A VA n A YA pB VB nB
相组成（浓度）表示法
• 质量分率
m mA mB
mA wA m mB wB m
wA wB 1
• 摩尔分率
n nA nB
nA xA n
nB xB n
x A xB 1
• 质量分率和摩尔分率的关系
• 摩尔体积：标准状况下（273K，101325Pa） 1kmol气体的体积为22.4Nm3/kmol
n V (标)/ 22.4
• 分压与摩尔浓度的关系
nA pA RT c A RT V
• 压力分率、体积分率和摩尔分率的关系
p A VA n A yA P V n
• 压力比、体积比和摩尔比的关系
nA wA M A xA n wA M A wB M B
nB wB M B xB n wA M A wB M B
•比摩尔分率
nA XA nB
nB XB nA
nA xA XA n nA 1 x A XA xA 1 X A
•摩尔浓度
nA cA V
化工原理
下册
Principles of Chemical Engineering
叶世超 夏素兰 易美桂 杨雪峰 编写
混合物组成的表示方法
• 理想气体状态方程
PV nRT p AV n A RT PVA n A RT
• 体积随温度和压力的变化
T2 P V2 V1 1 T1 P2
J B cB Bd
N ' A cB M
J A c A Ad
组分总体流动通量
N ' A cA M
组分传质通量
N A c A A
N B cB B
总体流动通量与总体的浓度和速度的关系
N cM M
组分扩散通量间的关系
J A J B c A Ad cB Bd cM x A ( A M ) cM xB ( B M ) cM ( x A A xB B ) cM M ( x A xB ) cM M cM M 0
气-液系统
吸 收 塔
汽 酒精
汽-液系统 液-液系统
氨水
酒精+水 液
空气+氨
液-固系统 气-固系统
盐粒
水
苯 煤焦油
苯+苯酚
食盐水
产品 热空气
湿物料 废气
萃余相
母液
流体的总体流动与扩散传质
流体在搅拌下而掺和：
流体作为一个整体在传质方向上的运动－总体流动
流体分子热运动引起迁移—扩散
流体混合物由A、B两个组分组成：
即：J A J B 0
J A J B
两组分扩散通量总是大小相等，方向相反，因而互相抵消。
混合物总体流动通量与组分的流动通量和传质通量关系
N A cA A cAvM cA Ad cM vM xA cA Ad
N A NxA J A N J A
' A
nB cB V
cM c A cB
n A nx A cA cM x A V V n m M m M
V V Mm
cM
ci
i
Mi
i M i ci
M M mcM
M m M A xA M B xB
•分压
pA cA RT pA y A P
等摩尔反向传质
dc A N A D dz D N A (c A1 c A 2 )

D NA ( p A1 p A2 ) RT
通过停滞B组份层的传质
N A J A Nx A J A ( N A N B ) xA J A N A xA
NA J A cM dc A cM dcB D D xB cB dz cB dz
漂流因子，其值大于1，反映总体流动对传质的影响
cM cBM
P p BM
气相
界面
液相
JA JB
' NA NA JA ' NB NB JB 0
' NB
' NA
相内传质速率方程式
等摩尔反向传质
NA D (c A1 c A 2 ) kc (c A1 c A 2 )
D
混合物总体的流动速度—νM
组分的扩散速度—νAd 、 ν Bd
组分的实际速度—νA 、 ν B
A M Ad
B M Bd
总体速度与组分速度的关系
M A x A B xB
总体浓度与组分浓度的关系
cM c A cB
组分扩散通量
M A B
NA

z2
z1
dz
cB 2
cB1
dcB cB
D cM NA (c A1 c A2 ) cBM
cBM cB 2 cB1 c ln B 2 cB1
理想气体：
D P NA ( p A1 p A2 ) RT pBM
pBM pB 2 pB1 p ln B 2 pB1
N A N B N ' A N ' B J A J B N ' A N ' B N ( x A xB ) N
N N A N B N ' A N 'B
混合物总体的流动通量既等于两组分的流动通量之和，又等于 两个组分传质通量之和。
N B NxB J B N J B
常见传质过程
化工生产过程通式
原料 分离过程 化学反应 分离过程 产品
分离过程
非均相物系分离：机械方法：沉降、过滤 均相物系分离：物理化学方法
物理化学方法 通过两相接触，使物质从一相传输到另一相，改变混合 物各组分浓度，达到净化提纯的目的。 分离种类 吸收、精馏、萃取、干燥等
常见传质过程
空气 水

kc

通过停滞B组份层传质
NA D cM (c A1 c A2 ) kc (c A1 c A2 ) cBM