
【化】 coefficient of mass transfer; mass transfer coefficient
傳質系數的定義與核心概念
傳質系數(Mass Transfer Coefficient)是描述物質從一相傳遞到另一相速率的關鍵物理量,其定義為:在單位濃度差(或分壓差)推動力下,單位時間内通過單位相界面的傳質通量。其數學表達式為:
$$
J = k cdot Delta c
$$
其中:
該系數綜合反映了流體性質、流動狀态及界面幾何特性對傳質速率的影響 。
物理意義與工程應用
$$
Sh = f(Re, Sc)
$$
此為化工設備(如填料塔、反應器)設計的核心依據 。
權威定義參考來源
Mass transfer coefficient 定義為"單位推動力下的傳質通量",是傳遞過程的标準化度量(IUPAC Gold Book)。
強調其與流體動力學和邊界層理論的關聯性,指出$k$ 是局部傳質阻力的倒數(科學出版社)。
研究指出微尺度傳質系數受界面湍流擾動顯著影響(AIChE Journal, Vol. 68)。
中英術語對照與單位
中文 | 英文 | 常用符號 | SI單位 |
---|---|---|---|
傳質系數 | Mass Transfer Coefficient | $k$ | m·s⁻¹ |
氣相傳質系數 | Gas-side MT Coefficient | $k_G$ | mol·m⁻²·s⁻¹·Pa⁻¹ |
液相傳質系數 | Liquid-side MT Coefficient | $k_L$ | m·s⁻¹ |
注:英制單位中常見 lb-mol·ft⁻²·h⁻¹·atm⁻¹(氣相傳質)或 ft·h⁻¹(液相傳質)。
傳質系數是描述物質在相際傳遞過程中速率的關鍵參數,其定義和計算涉及多個維度。以下從五個方面綜合解釋:
傳質系數是傳質速率方程中的比例系數,表示單位傳質面積和單位推動力下的物質傳遞速率。根據雙膜理論,其核心公式為: $$ G = K cdot F cdot Delta C $$ 其中:
根據不同模型和場景,傳質系數有以下表達形式:
傳質系數通常需通過實驗測定(如吸收實驗),其值越大表示傳質效率越高。例如,在填料塔中,高傳質系數可減少設備體積和能耗。
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