界面传递

[拼音]：jiemian chuandi

[外文]：inte cial transport

在彼此分隔的两相界面上，物质从一个相传到另一个相的过程。这种传递是吸收、萃取、气-液相反应和液-液相反应等过程的基础。

阐明物质通过两相界面传递的机理的理论。主要有下列几种：

（1）双膜理论　设想在两相（例如气－液）界面两侧分别存在着一层气膜和液膜，膜内没有法向流动，只有扩散。传递。又假设膜外的流体主体中因湍流的扩散作用而不存在浓度梯度，传质阻力完全集中于膜内（图1）。

在界面上，组分在气相中的分压pi与它在液相中的浓度Ci成正比，即pi=HCi，式中H 称分配系数或亨利系数。在稳态下，单位时间、单位相界面上传递物质的摩尔分子数N可表示为：

N＝kg(p-pi)＝k1(Ci-C)，式中下标i系指相界面上的值；kg和 k1分别为气膜和液膜传质系数；(p-pi)和(Ci-C)分别为气相和液相中的传质推动力，p为气相主体中的分压；C为液相主体中的浓度。

式中Kg和K1称总括气膜传质系数和总括液膜传质系数。它们与膜系数kg和k1的关系如下：

各传质系数需由实验求得，它们与设备和流体特性以及流动状况有关。双膜理论具有简明的特色，多年来成功地应用于各种不相混的两流体相系统。

（2）渗透理论　这一理论把吸收过程看作是向半无限静止液体中进行不稳定扩散的过程，气相在液相中浓度的分布乃是时间的函数。这一理论的物理概念更接近于真实，算得的结果与双膜理论的结果相差甚微。

（3）表面更新理论　这一理论是以相界面在不断变化、不断更新为依据的。因而引出了“表面年龄”的概念，算得的结果与双膜理论的结果相差很小。

紧靠两相界面、浓度起激烈变化的流体薄层称为扩散边界层或传质边界层。

表征物质对流传递和扩散传递的一个重要参数是佩克立数Pe。它是雷诺数Re与施密特数Sc的乘积：

，

式中u0为流体速度；L为特征长度；D为扩散系数；ρ和μ 分别为流体的密度和动力粘性系数。当 Pe足够大时，分子扩散可略去不计，浓度分布主要由对流传递决定；Pe足够小时，则对流传递可以忽略，浓度分布主要由扩散传递决定。对于液体，Sc较大，故在一般的Re下，Pe》1，起决定作用的是对流传递；但是在速度边界层底层速度极小的薄层内，Re极小，Pe《1，起决定作用的便是分子扩散传递了。

扩散边界层厚度δ、速度边界层厚度δ0(图2)可表为：

式中 ν＝μ/ρ为流体运动粘性系数；x为离物体前缘驻点（流体速度为零之点）的距离。对 层内浓度的迅速变化，在一级近似中可当作是线性的。

扩散边界层不具有明显的界线。物质的扩散系数不同，扩散边界层也就不同。在给定搅拌条件下，几种物质同时扩散时，可同时存在几个扩散边界层。

参考书目

天津大学等合编：《化工传递过程》，化学工业出版社，北京，1980。