质量传输44191.pptx
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1、第三篇第三篇 质量传输质量传输绪绪 论论 物质从体系的某一部分迁移到另一部分的现象称物质从体系的某一部分迁移到另一部分的现象称为为质量传输质量传输,简称,简称传质传质。研究对象研究对象:物质的分子、原子的迁移,而不研究:物质的分子、原子的迁移,而不研究物质微团、颗料甚至更大体积物质在空间的移动。物质微团、颗料甚至更大体积物质在空间的移动。研究目标:研究目标:传质过程中浓度场特征的变化及与此传质过程中浓度场特征的变化及与此相关的问题,不研究分子、原子的运动形式。相关的问题,不研究分子、原子的运动形式。金属热态成形过程中的金属热态成形过程中的质量传输现象质量传输现象 均一状态相体系中不同空间均一状
2、态相体系中不同空间 不同状态相间的组分浓度或化学位差别不同状态相间的组分浓度或化学位差别 流体的宏观流动将物质从一处迁移到另一处流体的宏观流动将物质从一处迁移到另一处 溶质再分配溶质再分配 扩散退火扩散退火 渗透渗透 钎焊钎焊 质量传输常受动量传输和热量传输影响质量传输常受动量传输和热量传输影响 砂型、砂芯加热干燥时,水分子的迁移砂型、砂芯加热干燥时,水分子的迁移就受型、芯表面传热,炉气运动因素的影响。就受型、芯表面传热,炉气运动因素的影响。研究质量传输问题时,必须掌握热量传输、研究质量传输问题时,必须掌握热量传输、动量传输的知识,进行综合性的运用。动量传输的知识,进行综合性的运用。本篇内容包
3、括:本篇内容包括:质量传输的三种质量传输的三种基本形式基本形式 11.2 菲克第一定律菲克第一定律11.1 质量传输方式、浓度与物质流质量传输方式、浓度与物质流11.3 菲克第二定律菲克第二定律11.4 固体中的扩散与扩散系数固体中的扩散与扩散系数11.5 流体和多孔介质中的扩散与扩散系数流体和多孔介质中的扩散与扩散系数本本章章内内容容包包括括本次课主要讲授本次课主要讲授:要求掌握要求掌握:1 1、扩散传质、对流传质和相间传质的基本含义;、扩散传质、对流传质和相间传质的基本含义;2 2、几种不同的浓度表示方式、几种不同的浓度表示方式 ;3 3、菲克第一、第二定律的表达式及语言描述、菲克第一、第
4、二定律的表达式及语言描述 。11.2 菲克第一定律菲克第一定律11.1 质量传输方式、浓度与物质流质量传输方式、浓度与物质流11.3 菲克第二定律菲克第二定律11.4 影响扩散的因素影响扩散的因素本章主要介绍传质研究中的本章主要介绍传质研究中的基本概念基本概念、重要术语重要术语和和基础定律基础定律。物质的分子或原物质的分子或原子在空间的迁移子在空间的迁移形式基本有三种形式基本有三种扩散传质扩散传质对流传质对流传质相间传质相间传质扩散传质扩散传质 由于体系中某组分存在分布不均的浓度差由于体系中某组分存在分布不均的浓度差而引起的质量传输称为而引起的质量传输称为扩散传质扩散传质。在绝对零度以上,物质
5、的分子或原子总处于不规在绝对零度以上,物质的分子或原子总处于不规则的热运动状态,此时不仅发生能量交换,物质的分则的热运动状态,此时不仅发生能量交换,物质的分子或原子也可能迁移。子或原子也可能迁移。当体系中某一组元的浓度分布不均时,由高浓度当体系中某一组元的浓度分布不均时,由高浓度区迁出的该组元分子或原子数目将比由低浓度区迁进区迁出的该组元分子或原子数目将比由低浓度区迁进的分子或原子数目多,使两区的浓度差减弱,出现了的分子或原子数目多,使两区的浓度差减弱,出现了质量传输质量传输。对流传质对流传质 在流体中,在流体中,由于流体宏观流动引起物质从一处迁由于流体宏观流动引起物质从一处迁移到另一处的现象
6、称为对流传质移到另一处的现象称为对流传质。对流传质过程中,对流传质过程中,既存在流体主运动引起既存在流体主运动引起的传质,也会出现流体的传质,也会出现流体中某组元浓度场引起的中某组元浓度场引起的扩散传质。扩散传质。对流传质与流体的对流传质与流体的流动状态、流体动量传流动状态、流体动量传输密切相关,其机理与输密切相关,其机理与对流换热相似。对流换热相似。相间传质相间传质 相间传质既有相间传质既有分子或原子的分子或原子的扩散扩散传质传质,又有流体中,又有流体中的的对流传质对流传质。相间传质是通过不同相的相界面进行多种传相间传质是通过不同相的相界面进行多种传质过程的综合。质过程的综合。钢件渗氮热处钢
7、件渗氮热处理时是通过气、理时是通过气、固界面进行的固界面进行的 在相界面上有时发在相界面上有时发生集聚状态的变化或化生集聚状态的变化或化学反应,相界面两边介学反应,相界面两边介质的性质和运动状态等质的性质和运动状态等都对相间传质有影响。都对相间传质有影响。(各种浓度表示法和定义)单位时间内通过单位截面的物质单位时间内通过单位截面的物质 i 组分摩尔数称为组分摩尔数称为i组分组分的的摩尔传质通量摩尔传质通量 J i;单位时间通过单位截面的单位时间通过单位截面的i组元的质量称为组元的质量称为 i 组元的组元的质量传质通量质量传质通量 j i。如图如图所示,所示,设有一根设有一根固溶体合金棒,在沿其
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