传质过程基本原理

第一节 传质过程基本原理教学目的：理解相、相界面、分子扩散的基本概念。理解相分子扩散过程、相际间的传质机理。理解液体沸腾过程。教学重点：相际间的传质机理。教学难点：分子扩散过程。一、基本概念1.相一般情况下，物料体系是由多种形态的成分组成的。如一个悬浮液体系中既有溶剂又有悬浮在溶剂中的固体颗粒，其中全部溶剂是一个物理和化学性质相同的部分，我们把全部溶剂看成一个整体，并且认为其组成是均匀的。在物理化学上常将混合物体系内均匀的部分叫做一个相。由于物质有固、液、气三种聚集状态，所以相也可以分为固相、液相、气相。对于气体来说，不论几种气体混合在一起，也只有一相。处于同一相的物质具有相同的物理和化学性质。反之，理化性质都不相同的物质具有不同的相。例如两种液体混合并且能相溶则为一相，如乙醇和水混合后只有一相；不能相溶的则为两相。2.相界面假如物料体系是由多种相态的组分组成，则称为多相体系，如图 5—1 所示。在多相体系中，相与相之间在指定条件下有明显的界面，叫做相界面，相界面是由若干个相的边界组成的。例如水与固体颗粒的相界面是由水相的边界和固体颗粒的边界构成。在相界面中，物质的运动情况与主流流体中的行为不一样。当把某一相从多相体系中分离出来时，该相就会从原来多相体系内部穿过多相体系界面和新相界面，进入新相体系内部。二、单相传质过程1.相转移过程在传质过程中，物质通过相界面从一相转移至另一相的过程，叫相转移过程。例如，在中药提取车间进行蒸馏回收酒精的单元操作时，乙醇分子离开混合液界面后突破由乙醇蒸汽组成的新界面并进入纯酒精蒸汽中，这时乙醇发生了相转移。非均相物系的相转移是利用物系内部相界面两侧物质性质的不同，如密度差等，以物理方法进行分离的单元操作。均相物系的相转移是利用物系中不同组分的物理性质或化学性质的差异形成两相物系，使其中某一组分或某些组分从一相转移到另一相，并利用混合物中各组分在两相间平衡分配不同，达到相际传质而分离的目的。从宏观的角度来看，相改变后，物质的部分理化性质就会发生飞跃式的改变。例如，将青霉素从发酵液中分离纯化出来后，发生了结合态向游离态的转变，其药理性质就突显出来。相转移过程主要是扩散过程。扩散过程有两种方式，即分子扩散和对流扩散。2.分子扩散由于每种相都有界面维持其体系的稳定，所以物质发生相转移时，其分子必定要穿越两个相界面。分子穿越相界面的过程机理是比较复杂...