分子扩散传质.ppt

分子扩散传质现在学习的是第1页，共19页BACCCyCAyCB3.4 稳态一维扩散传质稳态一维扩散传质3.4.1 等分子逆向扩散等分子逆向扩散一种最简单的稳态扩散问题。即二元气体混合物中一种最简单的稳态扩散问题。即二元气体混合物中A、B组分以组分以大小相等，方向相反的速度进行扩散，即大小相等，方向相反的速度进行扩散，即：BABANNnn现在学习的是第2页，共19页BAJJBJyCDJAABAyCDABAyCDBBADDDABBA,yCDJAAdyJyyA21A2A1CCADdC12A1A2AyyCCDJ现在学习的是第3页，共19页RTnVPAARTPCAA1212yyPPAARTD1221yyPPRTDJAAA有有对气体，对气体，AJ现在学习的是第4页，共19页3.4.2 蒸发过程的扩散传质蒸发过程的扩散传质 例如书例如书P382页，蒸发过程，如水的蒸发上面有空气流过，水蒸气为页，蒸发过程，如水的蒸发上面有空气流过，水蒸气为A，空气为，空气为B。CA+CB=C 或或PA+PB= P。水面上有朝上的、流速为。水面上有朝上的、流速为 v 的物质流。的物质流。ANBN联立得联立得:yCBBCyCDAvCAyCDBvCB0yCAACC yCCDvBB现在学习的是第5页，共19页气体B在恒速流过管口yCCA0CB0CALCBLCACB A B A B 扩 扩 物 物 散 散 质 质 流 流现在学习的是第6页，共19页整理得整理得 :yCAACCCDyCDAyCCCDBBAyCDAyCCCCCDAAA)(yCDA)(yCCCCDAAAyCCCCDAAA)1 (ANANANvCCA)(yCDA)(yCDA0vCvCA0现在学习的是第7页，共19页ANLNAANAN否则，否则，分离变量，积分得：分离变量，积分得：或或RTDAPPPyPPA)(0lnAALPPPPPRTD0lnAALPPPPLRTPD0lnBBLPPLRTPD对气体对气体 :RTDLPPALA0APPPyPARTD当当PAP 时时 ，有，有ANAN现在学习的是第8页，共19页3.4.3 一类边界条件下平板的扩散传质一类边界条件下平板的扩散传质, sx iJ己扩散传质阻率为己扩散传质阻率为 irDSSCCDiii21iiiDSCC212i i C C 1, 0iiCCxi CD,已知已知 现在学习的是第9页，共19页注意到固注意到固(或液或液)相中的组分，浓度相中的组分，浓度 Ci 与其压力与其压力 pi 成平方根关系。成平方根关系。2211iiiipKCpKC*P21iippSPiJiPipKDiJ21iiippSKDiCipKKD 定义渗透率定义渗透率标准状态下的渗透率标准状态下的渗透率则则则则即即现在学习的是第10页，共19页3.4.4 一类边界条件下通过圆管的扩散一类边界条件下通过圆管的扩散 图图 流体通过单层筒壁扩散流体通过单层筒壁扩散C1C2rD0 r1 r22iidr 一类边界条件下的导热通量为：一类边界条件下的导热通量为： Q Fq1221ln21rrLtt一类边界条件下圆管的扩散传质一类边界条件下圆管的扩散传质 iM1221ln21rrLDCCiiFJi现在学习的是第11页，共19页 传质阻力为传质阻力为 若是气体若是气体 :FJi 1221ln2rrppLD1221ln21rrLDppK12ln21rrLDR现在学习的是第12页，共19页3.5 不稳态扩散传质不稳态扩散传质菲克第二定律菲克第二定律 AxvAxyvAyzvAz222222zyxDAAAA对固体内分子扩散传质有：对固体内分子扩散传质有：A222222zyxDAAAAAC222222zCyCxCDAAAA现在学习的是第13页，共19页第第类边界条件下半无限厚平板不稳态扩散传质问题类边界条件下半无限厚平板不稳态扩散传质问题对一维扩散传质，有对一维扩散传质，有 C22dxCdD上式称为菲克扩散第二定律，与无内热源的固体上式称为菲克扩散第二定律，与无内热源的固体导热微分方程完全一致。导热微分方程完全一致。 一类边界条件下半无限厚平板的导热问题：一类边界条件下半无限厚平板的导热问题： CwC012314D24D34Dx0axerf2wwtttt0现在学习的是第14页，共19页xt0 xxtxq故故attw122axeattw10 xtattw1)(0或或00ttttwa2xerf1ax2erfc现在学习的是第15页，共19页由于微分方程式，以及初始边界条件都完全相同，于是有由于微分方程式，以及初始边界条件都完全相同，于是有 wwCCCC0Dx2erf00CCCCwDx2erf1Dx2erfc或或 现在学习的是第16页，共19页0CCxCw221DxeDDCCxCwx100于是有于是有0 xxCDJDCCDw10现在学习的是第17页，共19页DJw0DCCJw0或或习题习题20. 含含0.2%碳的低碳钢工件在碳的低碳钢工件在1000下（奥氏体区）表面渗碳，入在下（奥氏体区）表面渗碳，入在渗碳气氛中使表面碳浓度维持在渗碳气氛中使表面碳浓度维持在1.2%，已知，已知1000条件下碳在钢中的平条件下碳在钢中的平均扩散系数为均扩散系数为3.5910-11m2/s。求：经过。求：经过3.5 hr后距表面后距表面0.5mm深度处的碳深度处的碳浓度。浓度。解：解：依题意有：依题意有：Cw1.2%，C00.2%，x0.510-3m，D3.5910-11m2/s， 3.53600 s=12600 s将工件视为无限厚平板，则有：将工件视为无限厚平板，则有：现在学习的是第18页，共19页%799. 04008. 0%0 . 1%2 . 1)36. 03717. 0(36. 038. 036. 0erf38. 0erf36. 0erf%0 . 1%2 . 13717. 0erf%)2 . 1%2 . 0(%2 . 136005 . 31059. 32105 . 0erf%2 . 1%2 . 0%2 . 12erf1130CCDxCCCCww：即即答：经过答：经过3.5小时后，距表面小时后，距表面0.5mm深处的碳浓度为深处的碳浓度为0.799%。现在学习的是第19页，共19页