得AiiD=Ain=iN：式达表量质传散

重庆科技学院教案用纸第１页第2 次课课题：扩散传质（2学时）一、本课的基本要求1．掌握扩散传质系数的测定方法。2．掌握传质傅里叶数和传质毕渥数的表达式及物理意义。3．能够借用不稳定传热方法解决传质问题。二、本课的重点、难点重点：扩散传质系数的测定方法。难点：借用不稳定传热方法解决传质问题。三、作业习题P27215-6四、教参及教具《动量、热量、质量传输原理》高家锐主编重庆大学出版社图15-1图15-2第15章扩散传质15.1 稳定扩散传质稳定扩散传质的特点：无质量蓄积，通过物体的扩散传质量为常数。研究目的：结合一定的实验方法确定物质的互扩散系数。研究方法：借用稳定导热的求解方法。1．气体通过平壁的扩散长宽无限（实际上长宽为厚度的8-10），沿平壁厚度方向的扩散—一维大平壁稳定扩散。设厚度为δ，两表面某组分浓度为C1>C2，扩散系数为Di的大平壁，如图15-1P267。根据直角坐标的一维稳定扩散传质方程022=dxCdi积分得引入边界条件：xCCCi21 +=；10CCxi==2CCxi==δ因此，壁内浓度场表达式为δxCCCCx=−−211该式表明：当扩散系数Di为常数时，平壁内浓度场是线性的。根据菲克第一定律dxdCDniii −=则扩散传质通量mol/m2.s()21CCDnii−=δ令则mol/m2.sδiDk=()21CCkni−=k—传质系数，m/s。根据扩散传质量表达式：得AdxdCDAnNiiii−=⋅=重庆科技学 院 教 案 用 纸第２页m2/sdxdCANDiii−=通过实验方法可以测定出总的扩散传质量Ni和浓度梯度，进而计算互扩散系数。2．气体通过圆筒壁的扩散无限长（实际上长度为外径的8-10）圆筒壁，沿径向的扩散—一维圆筒壁稳定扩散。设圆筒壁内半径为r1，外半径为r2，两表面某一组分浓度为C1>C2，扩散系数Di为常数，如图15-2P268。根据柱坐标的一维稳定扩散方程0=⎟⎠⎞⎜⎝⎛drdCrdrdi积分得引入边界条件：21ln CrCCi+=；11CCrri==22CCrri==因此，壁内浓度场表达式为⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛=−−211211lnlnrrrrCCCCi该式表明：当扩散系数Di为常数时，圆筒壁内浓度场呈对数曲线分布。根据菲克第一定律rLdrdCDAdrdCDNiiiiiπ2−=−=mol/s⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=1221ln21rrLDCCNiiπ由还可得：则rLdrdCDAdrdCDNiiiiiπ2−=−=( )LrddCDNiiiπ2ln−=( )rddCLNDiiiln2π−=通过实验方法可以测定出总的扩散传质量Ni和浓度梯度，进而计算互扩散系数。15.2不稳定扩散传质1．传质基本方程菲克第二定律22xCDCiii∂∂=∂∂τ2．边界条件表面浓度为常数和介质浓度 为常数。wCfC3．相似特征数对应...