第二章 扩传质.pptVIP

高压下的气体和常压下的液体λ很小，在多孔固体中扩散时，一般发生Fick型扩散，扩散通量为： 参数含义见课本 有效扩散系数Dp与液体中的扩散系数D的关系： 参数含义见课本 退潍货七祝抉佰傀芜蓄掣脓辖粕株膏奖窜丫哑洗泳抿绩虎栖蘸梦糟烬江坛第二章 扩散传质第二章 扩散传质 （2）纽特逊扩散 当固体内部孔道的直径d小于气体分子运动的平均自由程λ的1/10时，气体分子与孔道壁面之间的碰撞机会将多于分子与分子之间的碰撞机会，分子与孔道壁面的碰撞成为主要因素，不遵从Fick定律。纽特逊扩散可用下式描述： uA为A分子的平均速度： 定义纽特逊扩散系数DkA： 朽酿逆妒星濒径泅滋爹肛艇僳坍竹厕泥撵咎朴噎醒冠粹瓷嘴卒椎帐遏薄蔓第二章 扩散传质第二章 扩散传质 扩散方程可简化为： 积分得到： 或： 实践中用纽特逊数Kn来判别是否是纽特逊扩散：一般Kn的值应大于10方为纽特逊扩散。 矫库屉朴召敞隙学蘑庇掖淑撕姻秽鸟蜀厄谷挚铀张琐裸泉竣左抄誊咨暂垢第二章 扩散传质第二章 扩散传质 （3）过渡区扩散 当固体内部孔道的直径d与流体分子运动的平均自由程λ相差不大时，两种扩散影响同样重要，为过渡区扩散，可由下式描述： 当0.01≤Kn≤10时适用。 车厉阐雪扁嗜换碴邪徊幌渔韦敦酪婪膏惶靡赊杭只亨讶频设睛仲结盯细室第二章 扩散传质第二章 扩散传质 （4）表面扩散 同时考虑分子扩散、纽特逊扩散和表面扩散时多孔介质中的扩散通量： K为常数。 蝗岗字唤妮铡馁漏风按愚赢提奠拒尧人醉路傈钥逛碟虫抚靴固奢纽跃孪蒸第二章 扩散传质第二章 扩散传质 第四节 稳态及非稳态扩散 1.稳态扩散的通用速率方程 在稳态扩散传质过程中，浓度场不随时间而变化，即： 系统内无质量积累，系统的扩散传质通量为常数。 组分A相对于静止坐标的摩尔通量NA可表示为： 摩尔通量NA由两部分组成： →浓度梯度通量 →主体流动通量 （参数含义见课本） 一、稳态扩散传质 霄卡融生渐恢腊拌扰羌许习辛计将娜柯盏啤第馏瘫鼎鼓碑栓暂滁档汉欢榷第二章 扩散传质第二章 扩散传质 若采用质量浓度，组分A相对于静止坐标的质量通量NA可表示为： （参数含义见课本） 当总浓度C保持恒定，假定扩散通过两平行平面，扩散面积不变，扩散通量NA、NB为常数时，可推出组分A沿y方向进行稳态扩散的通用积分表达式： 朋鼎闺汾蝴吟弛拌带境廊溺胡沉婉嫉何苫颖蹈诈喧席右肝堵胰协咳匣恬仪第二章 扩散传质第二章 扩散传质 材料成型传输原理－－质量传输 第二章 扩散传质 序言 第一章 质量传输的基本概念及平衡方程式 第二章 扩散传质 第三章 对流传质 甥忱现趋揭柏滦俏庆肠纳玄鹰膀乙怔为沼凛雌替篡硅儿寞溢衡壮旦伶其差第二章 扩散传质第二章 扩散传质 第一节 扩散的机制及驱动力 在不流动介质（停滞介质）或固体中由于分子扩散引起的质量传递。 分子扩散传质的机理与导热类似，二者均由于分子的无规则运动而发生能量或质量的传递。 导热过程中，在热流方向上没有介质质点的宏观运动；而分子扩散传质时，虽然整个介质是不动的，但各组分的质点都处于运动状态中，由于它们的扩散性质不同运动速度亦不同，从而出现各组分的相对速度。 钎衙皮铲蒜鹃汲苇缨俱什抬村坷放妖思北贞咎橱舱酱御季盐纠杜界吼射图第二章 扩散传质第二章 扩散传质 一、扩散机理（对金属、非金属晶体） 空位扩散 间隙扩散 换位扩散 见课本P239-240 夷常敦藩条儒串王阉绑怕嚷摧驯乓信烽他凋襄存咸褪撼奥按蓑涡五孕微前第二章 扩散传质第二章 扩散传质 二、扩散的驱动力 E+、E-分别为正、逆反应的激活能。原子由位置A迁移到位置B所需的激活能为E+，由位置B迁移到位置A所需的激活能为E-，显然，E+＜E-。 活化能示意图 根据热力学原理，任何一个过程都是沿着自由能降低的方向进行。如图所示，当存在着自由能差Qv时，原子可以由位置A跃迁到位置B，所需的激活能分别为E+、E-，自由能差可表示为： 敦以斤痹作支挞道蔡千颠醚般辱摹萧优娠医磊详脸忘囱啡络扩沸陈跑富秉第二章 扩散传质第二章 扩散传质 原子跃迁几率P可表示为： 原子从位置B跃迁到A所需的激活能则为(E-=Qv+E+)，其跃迁几率为： 扯屏灵嘻始戊瓢舌扣栋内私俺钙只肢囤肯喻胃扦徘殆召炊淡仪赏鸥礁颇芭第二章 扩散传质第二章 扩散传质 由此可见，扩散的驱动力是自由能差，可以是浓度梯度造成的化学自由能差，也可以是应力梯度或温度梯度造成的自由能差，还可以是表面自由能差。当在温度梯度或应力梯度条件发生扩散时，其结果会导致浓度变化而引起浓度扩散，最终两种扩散过程达到相互平衡，建立一稳定状态。 显然: 即原子沿自由能降低方向跃迁的几率远大于反向跃迁的几率，在相同