[拼音]：xiangji chuanzhi

[外文]：interphase mass transfer

兩相接觸時(shí)，由于某物質(zhì)在兩相中的化學(xué)位不同，引起該物質(zhì)由一相向另一相的質(zhì)量傳遞，這是化工生產(chǎn)中最常見的對(duì)流傳質(zhì)方式。如在精餾和吸收過程中，物質(zhì)在汽（氣）相與液相之間傳遞；在萃取過程中，物質(zhì)在兩液相之間傳遞。

吸收過程中，組分由氣(y)相主體傳遞到與之接觸的液(x)相主體的歷程分為三步(見圖)：

（1）組分由氣相主體傳遞到氣相邊界；

（2）組分穿過界面從氣相進(jìn)入液相；

（3）組分由液相邊界傳遞到液相主體。相際傳質(zhì)機(jī)理至今未能完全闡明。已提出的幾種理論，主要有雙膜理論、溶質(zhì)滲透理論和表面更新理論。

雙膜理論

1923年由美國麻省理工學(xué)院教授W.K.劉易斯和W.惠特曼提出的一種描述氣液兩相相際傳質(zhì)的模型。其基本論點(diǎn)為：

（1）氣液兩相接觸時(shí)存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，在界面兩側(cè)各存在一層膜，氣相一側(cè)稱為氣膜，液相一側(cè)稱為液膜，不管兩相主體內(nèi)湍流程度如何劇烈，兩層膜始終保持層流狀態(tài)；

（2）在兩相界面上，被傳遞的組分達(dá)到相平衡（即組分在兩相界面處的化學(xué)位相等），界面上不存在傳質(zhì)阻力；

（3）在層流膜內(nèi)，通過分子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)質(zhì)量傳遞，傳遞的阻力完全集中于兩層膜內(nèi)；

（4）質(zhì)量傳遞過程是定態(tài)的。根據(jù)雙膜理論，每一相的傳質(zhì)分系數(shù)正比于傳遞組分在該相中的分子擴(kuò)散系數(shù)，反比于層流膜的厚度。相際傳質(zhì)的總阻力等于兩相傳質(zhì)的分阻力之和。

雙膜理論簡單、直觀，曾廣泛用于傳質(zhì)過程分析。但這種理論將復(fù)雜的相際傳質(zhì)過于簡單化。隨著傳質(zhì)過程的強(qiáng)化和對(duì)傳質(zhì)現(xiàn)象的深入研究，發(fā)現(xiàn)雙膜理論關(guān)于兩相界面狀態(tài)和定態(tài)分子擴(kuò)散的假設(shè)都與實(shí)際情況有明顯差別；但總傳質(zhì)阻力為兩相阻力之和以及界面上不存在傳質(zhì)阻力的論點(diǎn)，仍被廣泛采用。

溶質(zhì)滲透理論

1935年由R.希格比提出。他將相際傳質(zhì)過程設(shè)想為：工業(yè)吸收設(shè)備中氣液接觸、溶質(zhì)從液面滲入液內(nèi)而形成濃度梯度、混合、消失濃度梯度的交替過程。由于接觸時(shí)間很短，擴(kuò)散過程難以發(fā)展到定態(tài)，因此傳質(zhì)是靠非定態(tài)的分子擴(kuò)散。根據(jù)這種理論導(dǎo)得的液相傳質(zhì)分系數(shù)k_L的計(jì)算式為：

式中D_L為分子擴(kuò)散系數(shù)；τ_e為溶質(zhì)滲透時(shí)間。這種理論與吸收傳質(zhì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合，其主要貢獻(xiàn)在于放棄了定態(tài)擴(kuò)散的觀點(diǎn)，揭示了過程的非定態(tài)特性，并指出了液體定期混合對(duì)傳質(zhì)的作用。

表面更新理論

1951年英國人P.V.丹克沃茨提出這一理論。他超脫了前兩理論關(guān)于在界面兩側(cè)是兩層無湍流旋渦的層流膜概念。兩相的流體旋渦在界面上接觸一定的時(shí)間進(jìn)行傳質(zhì)后，又由于湍流的作用分別被帶回各自的流體主流中去。這樣就使兩相的接觸界面不斷更新。湍流愈激烈，表面更新也愈頻繁。旋渦在界面上的停留時(shí)間可長可短，有一年齡分布，但是它們被新的旋渦置換的概率都一樣。這樣由非定態(tài)傳質(zhì)的概念出發(fā)，并從統(tǒng)計(jì)上考慮表面更新的時(shí)間因素，導(dǎo)得公式如下：

式中 s為表面更新頻率。表面更新理論對(duì)溶質(zhì)滲透理論作了進(jìn)一步的發(fā)展，但表面更新頻率s是未知的，僅在某些條件下可從實(shí)驗(yàn)中得到。

隨著相際傳質(zhì)機(jī)理研究的逐步深化，還提出了一些新的傳質(zhì)理論：如 Β.Γ.列維奇提出的擴(kuò)散邊界層理論；也有一些是由前述幾種理論加以組合和改進(jìn)的理論，如膜滲透理論、滲透表面更新理論、無規(guī)則旋渦的表面更新理論以及表面拉伸理論等。這些理論各有特點(diǎn)，都能說明一定的問題，但都包含了一些難以求得的參數(shù)。相際傳質(zhì)機(jī)理和自由相界面的湍流運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，而目前對(duì)此研究得還很不充分。此外，伴隨著相際傳質(zhì)，常引起界面湍流，這對(duì)相際傳質(zhì)有著重要的影響。只有在湍流基本理論，特別是兩相湍流理論的研究，取得更多的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展時(shí)，相際傳質(zhì)理論的研究才能取得新的突破。

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標(biāo)簽：相際傳質(zhì)

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文章名稱：《相際傳質(zhì)》

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