1
第一讲
一、本课的基本要求：
1,质量传输的定义、动力及分类。
2,质量传输中质量浓度、摩尔浓度的表示方法。
3,重点掌握菲克第一定律、菲克第二定律的表达式、适用
条件及物理意义。
4,正确理解稳定扩散传质，了解不稳定扩散传质。
第二章 质 量 传 输
质量传输的基本概念及基本定律
2
二、本课的重点和难点
1,本课的重点是质量传输、动量传输、热量
传输的类 似性及质量传输的基本定律的
表达式及应用。
2.本课的难点是扩散传质。
第二章 质 量 传 输
3
质量传输与动量、热量传输共同组成统一的传输理论。
质量传输的研究 对象,物质传递的运动规律。
质量传输过程,物质从物体或空间的某一部分
传递到另一部分的现象即为质量传输过程。其定义为：
在一体系内存在着一种或两种以上不同物质的组分，而
当其中一种或几种组分的浓度分布不均匀时，则各组分
浓度较高的部分就会向浓度较低的部分转移，这种过程
叫质量传输过程。
第三章 质 量 传 输
4
质量传输过程的 动力, 浓度。
质量传输过程的 分类, 物性传质（扩散传质）
对流传质
质量传输是动量、热量传输过程的基础和条
件，这三种传输过程又具有类似的规律及数
学表达式
第三章 质 量 传 输
5
§ 3.1 质量传输的基本概念及基本定律
3.1.1 浓度及其表示方法
定义, 参与传质过程的混合物中，某一组分的浓度是指 单位
体积混合物中该组成物质量的多少。
1,质量浓度
定义：单位体积的质量。
第三章 质 量 传 输
定义式：
相对质量浓度：
?—— 总质量浓度
dV
dm i
i ??
6
2,摩尔浓度
定义：指单位体积溶体中，该组分的摩尔数。
定义式：
相对摩尔浓度：
第三章 质 量 传 输
iM
iiC ??
%100CiCi ???
7
3,气体的浓度
气体的分压浓度与质量浓度的关系按理想气体状态
方程推之为：
?i = pi Mi /（ R0T）
4,浓度场及浓度梯度
5,浓度附面层
第三章 质 量 传 输
气体的浓度用分压浓度表示，按道尔顿定律,
p—— 总压力
—— 分压力
??????? DCBA PPPPP
DCBA PPPP,、、
8
第三章 质 量 传 输
9
第三章 质 量 传 输
10
3.1.2 质量传输基本定律
1,菲克第一定律
这是说明稳定扩散传质过程的基本定律。
（ 1）稳定浓度场模型
见书 212页图 3-1-3。
第三章 质 量 传 输
11
（ 2）菲克第一定律
定义：组分 i每单位时间通过单位面积的质量传输量正比于浓度
梯度。
定义式：
Di—— 自扩散系数。
负号表示质量传输的方向与浓度梯度的方向相反。
菲克第一定律的前提条件：稳定浓度场。
第三章 质 量 传 输
x
i
iDin
x
ic
iDin
?
??
??
?
?
??
12
（ 3）多组分菲克定律的表达式
（ 4）物体的扩散系数
单位,m2/s
物理意义：单位传质量相当于单位浓度梯度下的扩散传质通量。
影响因素：物体的种类；
物体的结构；
温度、压力等。
第三章 质 量 传 输
x
D~n
x
cD~n
i
ii
i
ii
?
????
?
???
13
第三章 质 量 传 输
14
2,菲克第二定律
（ 1）带扩散的连续性方程式：
第三章 质 量 传 输
z
)w(
y
)w(
x
)w()
zyx(D
iziyixi
2
i
2
2
i
2
2
i
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15
第三章 质 量 传 输
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2
2
i
2
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i
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菲克第二定律,
对一维的不稳定扩散：
2
i
2
i
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??
? —— 菲克第二定律
16
§ 3.2 扩 散 传 质
3.2.1 稳定扩散传质
1.气体通过平板的扩散
2.气体通过圆筒壁的扩散
第三章 质 量 传 输
)cc(D
~
n 21ii ???
)cc(
)
r
rln (
D~L2N
21
1
2
i
i ?
??
稳定扩散传质与稳定导热相类似，即在传质过
程中没有质量蓄积。即 0ci?
???
17
第三章 质 量 传 输
18
3.2.2 不稳定扩散传质
不稳定扩散传质与不稳定导热
具有相类似的微分方程、开始条件、
边界条件及解析方法。
第三章 质 量 传 输
19
作业：
P225 1
第三章 质 量 传 输
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第一讲
一、本课的基本要求：
1,质量传输的定义、动力及分类。
2,质量传输中质量浓度、摩尔浓度的表示方法。
3,重点掌握菲克第一定律、菲克第二定律的表达式、适用
条件及物理意义。
4,正确理解稳定扩散传质，了解不稳定扩散传质。
第二章 质 量 传 输
质量传输的基本概念及基本定律
2
二、本课的重点和难点
1,本课的重点是质量传输、动量传输、热量
传输的类 似性及质量传输的基本定律的
表达式及应用。
2.本课的难点是扩散传质。
第二章 质 量 传 输
3
质量传输与动量、热量传输共同组成统一的传输理论。
质量传输的研究 对象,物质传递的运动规律。
质量传输过程,物质从物体或空间的某一部分
传递到另一部分的现象即为质量传输过程。其定义为：
在一体系内存在着一种或两种以上不同物质的组分，而
当其中一种或几种组分的浓度分布不均匀时，则各组分
浓度较高的部分就会向浓度较低的部分转移，这种过程
叫质量传输过程。
第三章 质 量 传 输
4
质量传输过程的 动力, 浓度。
质量传输过程的 分类, 物性传质（扩散传质）
对流传质
质量传输是动量、热量传输过程的基础和条
件，这三种传输过程又具有类似的规律及数
学表达式
第三章 质 量 传 输
5
§ 3.1 质量传输的基本概念及基本定律
3.1.1 浓度及其表示方法
定义, 参与传质过程的混合物中，某一组分的浓度是指 单位
体积混合物中该组成物质量的多少。
1,质量浓度
定义：单位体积的质量。
第三章 质 量 传 输
定义式：
相对质量浓度：
?—— 总质量浓度
dV
dm i
i ??
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2,摩尔浓度
定义：指单位体积溶体中，该组分的摩尔数。
定义式：
相对摩尔浓度：
第三章 质 量 传 输
iM
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%100CiCi ???
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3,气体的浓度
气体的分压浓度与质量浓度的关系按理想气体状态
方程推之为：
?i = pi Mi /（ R0T）
4,浓度场及浓度梯度
5,浓度附面层
第三章 质 量 传 输
气体的浓度用分压浓度表示，按道尔顿定律,
p—— 总压力
—— 分压力
??????? DCBA PPPPP
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第三章 质 量 传 输
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第三章 质 量 传 输
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3.1.2 质量传输基本定律
1,菲克第一定律
这是说明稳定扩散传质过程的基本定律。
（ 1）稳定浓度场模型
见书 212页图 3-1-3。
第三章 质 量 传 输
11
（ 2）菲克第一定律
定义：组分 i每单位时间通过单位面积的质量传输量正比于浓度
梯度。
定义式：
Di—— 自扩散系数。
负号表示质量传输的方向与浓度梯度的方向相反。
菲克第一定律的前提条件：稳定浓度场。
第三章 质 量 传 输
x
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（ 3）多组分菲克定律的表达式
（ 4）物体的扩散系数
单位,m2/s
物理意义：单位传质量相当于单位浓度梯度下的扩散传质通量。
影响因素：物体的种类；
物体的结构；
温度、压力等。
第三章 质 量 传 输
x
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第三章 质 量 传 输
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2,菲克第二定律
（ 1）带扩散的连续性方程式：
第三章 质 量 传 输
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第三章 质 量 传 输
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§ 3.2 扩 散 传 质
3.2.1 稳定扩散传质
1.气体通过平板的扩散
2.气体通过圆筒壁的扩散
第三章 质 量 传 输
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稳定扩散传质与稳定导热相类似，即在传质过
程中没有质量蓄积。即 0ci?
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第三章 质 量 传 输
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3.2.2 不稳定扩散传质
不稳定扩散传质与不稳定导热
具有相类似的微分方程、开始条件、
边界条件及解析方法。
第三章 质 量 传 输
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作业：
P225 1
第三章 质 量 传 输
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