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b.费克定律
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 DABddczA JA——组分A扩散速率(扩散通量)， kmol/(m2·s)； d c A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度, kmol/m4
dz
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 着物质浓度降低的方向进行
B、分子扩散，一个分子转移后，留下相应的空间， 必由其他分子补充，即介质中的一个或多个组分是运 动的，因此，扩散通量存在一个相对于什么截面的问 题；而在热传导中，介质通常是静止的而只有能量以 热能的方式进行传递。
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（2）分子对称面
双组分混合物在总浓度C（对气相是总压P）各处
相等的情况下
CC AC B常 数
N’=N+JA+JB=N
固定截面上包括运动的分子对称面，则有：JA=-JB N总体流动通量，由两部分组成
NCA NCB N CC
总体流动中携 带的组分A
总体流动中携 带的组分B
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在截面F与两相界面间做物料衡算
对组分A：
JA

CA C
N

NA
对组分B：
CB C
N

JB
1’
1
pA1
JA N JB
F’Leabharlann FNA NB2
pA2 NA
2’
z
上两式相加得： NA NN'
NA：组分A通过两相界面的通量，kmol/(m2·s)
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组分B由两相界面向气相主体的分子扩散与由气相 主体向两相界面的总体流动所带的组分B数值相等，方 向相反，因此宏观上看，组分B是不动的或停滞的。所 以由气相主体到两相界面，只有组分A在扩散，称为单 向扩散或组分A通过静止组分B的扩散。
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2．本章难点
传质机理； 非理想体系的气液平衡关系； 特殊情况下精馏过程理论板数的确定； 板式塔的塔板结构及流体力学性能。
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前言
过程工业中，经常需将混合物加以分离。 采用适当的分离方法与设备，并消耗一定的物料 和能量。
分离：根据混合物性质的不同采用不同的方法
混合物
分离基本特征：物质由一相转移到另一
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对于气体混合物，费克定律采用组分的分压表示
理想气体：
cA

pA RT
dcA = 1 dpA dz RT dz
JA
DAB RT
dpA dz
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费克定律与傅里叶定律比较
JA DABddczA
dQ=-dS t
n
费克定律与傅里叶定律形式上相似，区别在于：
A、热传导传递的是能量，分子扩散传递的是物质。
由（1）可导出单向扩散速率计算式：
DP
NA
RTZ
PBm
(pA1
pA2
)
PBm
pB2 pB1 ln pB2 pB1
P B m 1、2截面上组分B分压的对数平均值 组分A的分压与扩散距离z为对数关系
对于液体的分子运动规律远不及气体研究得充分，
仿照气相中的扩散速率方程，写出液相中的相应关系
尔扩散，摩尔扩散指分子群。
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总体流动的特点： 1）由分子扩散引起的宏观流动，不是外力驱动； 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩 尔分率； 3）总体流动与溶质的扩散方向一致，有利于传质
取一固定截面F，则该截面不仅有分子扩散，还有 总体流动。根据分子对称面的特点，截面F不是分子对 称面。若将分子扩散相对应的分子对称面看成一个与 总体流动速度相同的运动截面，则一系列运动的分子 对称面与固定的截面F重合。F上的净物流通量N’为
均相混合物 相或生成新相，过程取决于两相之间的
平衡关系，称为相际传质过程
非均相混合物 不属于同一相的两种或两种以上的
物质混合得到的混合物 5
在相界面利用平衡关系进行分离操作时，从技术角度来说： （1）尽可能经济地增大两相界面的表面积，以及怎样在界面上 充分利用平衡关系； （2）平衡状态为过程的极限，分离不能持续进行，还必须研究 如何既偏离平衡状态，又进行所期望的分离。
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一、分子扩散
1、分子扩散概述与费克定律
8
9
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在 浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较 高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。 分子运动论：随机运动,道路曲折,碰撞频繁 扩散速 率很慢 (1)费克定律 a.扩散通量：
单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积 扩散的物质量，J表示， kmol/(m2·s)。
第三章 传质机理及应用
1
主要内容
3.1 传质基本概念 3.2 蒸馏 3.3 吸收 3.5 传质设备
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1．本章重点
（1）二元物系的气液相平衡关系（包括：拉乌尔定律， 温度组成图，气液相平衡图，挥发度及相对挥发度）， 气体的溶解度和亨利定律，吸收速率方程式； （2）双组分连续精馏的工艺计算（包括：物料衡算与 操作线方程，进料状态的影响、理论板数的确定、回流 比的讨论及热量衡算）； （3）吸收塔的工艺计算（包括：物料衡算与操作线方 程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算）； （4）塔设备的基本结构，填料塔附件、填料的主要类 型及性能、填料塔与板式塔的比较。
dCA dCB dZ dZ
DABDBAD
JA JB
组分A和组分B等量反方向扩散通过的截面叫分子对 称面。特征是，仅对分子扩散而言，该截面上净通量等 于零，且该截面既可以是固定的截面，也可以是运动的 截面。
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2、一维稳态分子扩散
一维：只沿一个方向扩散，其他方向无扩散或扩散量可以 忽略。稳态：扩散速率的大小与时间无关，只随空间位置 而变化。
主要介绍气液传质原理，蒸馏操作和吸收操作的 主要工艺计算，以及板式塔和填料塔的设备特点及流 体力学特性。
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3.1 传质基本概念
质量传递现象 蒸馏、吸收、干燥及萃取等单元操作
物质由一相转移到另一相，或者在一个均相中， 其基本机理都相同。
分子扩散传质
单相内物质 传递的原理
涡流扩散传质
涡流扩散时也伴有分 子扩散，对流传质
（1）单相扩散 吸收操作的分析 假设：只有气相溶质A不断由气相主 1
体通过两相界面进入液相中，而惰性
pA1 JA N JB
1’ F’
组分B不溶解且吸收剂S不气化。
F
因溶质Ａ扩散到界面溶解于溶剂中，
NA NB
造成界面与主体的微小压差，使得混 合物向界面处移动，即产生了宏观上 2 pA2 NA
2’
的相对运动，叫做总体流动。也叫摩 z