《穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散》PPT課件

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1、第十二章穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散第十二章穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散本專業(yè)需要解決：A組分通過呆滯組分B的擴(kuò)散等摩爾逆向擴(kuò)散§12-1無化學(xué)反應(yīng)的一維穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散一、通量積分公式分子擴(kuò)散通量?jī)敉績(jī)敉康囊话惴e分式：φA是A組分的分子擴(kuò)散通量和凈通量之比。φA的值可大于1，可小于1，或等于1，這取決于具體問題的性質(zhì)。二、A組分通過呆滯組分B擴(kuò)散呆滯組分(亦稱組元)指的是凈通量等于零(NB=0)的組分。例如水在大氣中蒸發(fā)，空氣不溶于水，即為呆滯組分，水的蒸發(fā)就是水蒸汽通過呆滯空氣的擴(kuò)散過程。這種相對(duì)靜坐標(biāo)而言是單方向進(jìn)行的擴(kuò)散，所以也叫做單向擴(kuò)散。當(dāng)NB=0時(shí)：NAr=NA/(NA+NB)=1

2、代入凈通量的一般積分式可以得到：此即A組分通過呆滯組分B擴(kuò)散的凈通量公式。上式說明：在單向擴(kuò)散條件下，擴(kuò)散組分的分子擴(kuò)散通量與凈通量之比等于擴(kuò)散路徑上呆滯組分摩爾分?jǐn)?shù)的對(duì)數(shù)平均值。1通過靜止空氣膜的擴(kuò)散c=n/V=p/RTyA=pA/p濃度分布：在單向擴(kuò)散的條件下，A組分和B組分沿坐標(biāo)z的濃度分布呈指數(shù)關(guān)系。例題12-1地面上的水層溫度為30℃，厚度為1mm，該處的摩爾分?jǐn)?shù)yA1＝0.0295，水蒸發(fā)面到周圍空氣之間膜厚度為5mm，該處的摩爾分?jǐn)?shù)yA2＝0.0032，空氣的溫度為30℃，壓力為1atm，試計(jì)算這些水蒸發(fā)到周圍靜止的空氣中需要多少時(shí)間。例題12-2在

3、直徑為30mm，長(zhǎng)為200mm的圓管底部，注入少許溫度為16℃的水，則水蒸氣由液面蒸發(fā)，并在管口由流動(dòng)的空氣帶走。如果空氣溫度亦為16℃，相對(duì)濕度為30%，試計(jì)算水的蒸發(fā)率。已知水蒸氣(A)-空氣(B)的擴(kuò)散系數(shù)DAB＝2.6×10－5m2／s。設(shè)系統(tǒng)總壓力為1atm。解設(shè)系統(tǒng)總壓力為1atm。由飽和水蒸氣表查得，16℃時(shí)水蒸氣的飽和壓力(即水面上水蒸氣的分壓力)，pA1＝0.0182×105Ｐa，故pB1＝p－pA1＝１×1.0132×105－0.0182×105＝0.995×105Ｐa由相對(duì)濕度定義，管口濕空氣中水蒸氣的分壓力為pA2＝0.3pA1＝0.3×

4、0.0182×105＝0.00546×105Ｐa故pB2＝p－pA2＝（1.0132－0.00546）×105＝1.0077×105Ｐa由式(12-8)及理想氣體c＝p/RT，而yA＝pA/p2通過不流動(dòng)氣膜的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散3、球?qū)ΨQ穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散根據(jù)質(zhì)量守恒原則，A組分通過任意半徑為r的球面的總通量，等于整個(gè)圓球表面上的總通量，即：上式表明：徑向擴(kuò)散通量與半徑r的平方成反比。這是球?qū)ΨQ擴(kuò)散的一個(gè)特征。三、等摩爾逆向擴(kuò)散定義：在雙組分?jǐn)U散系中，當(dāng)A組分的凈摩爾通量和B組分的凈摩爾通量大小相等，方向相反時(shí)，稱為等摩爾逆向擴(kuò)散。即NA,z＝－ＮB,z濃度分布：摩爾濃度分布和位

5、置呈線性關(guān)系例題12-3氣體A和B在容器中進(jìn)行穩(wěn)態(tài)的等摩爾反方向擴(kuò)散，擴(kuò)散的路徑為δcm，如圖(12-4)所示。點(diǎn)1處的分壓力分別為pA1和pB1，點(diǎn)2處的分壓力分別為pA2和pB2，且保持恒定，試推導(dǎo)濃度分布的關(guān)系式。解對(duì)于c和DAB為常數(shù)，又無化學(xué)反應(yīng)(RA＝０)，作穩(wěn)態(tài)的等摩爾反方向擴(kuò)散，其連續(xù)性方程為：作業(yè)250頁：12－1（計(jì)算兩種通量）12－2（容積百分?jǐn)?shù)即容積比）12－3（分子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定方法）