• 傳質

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    傳質

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    傳質是指質量從一個地方(通常指流、相、分數或成分)到另一個地方的凈運動。傳質發生在許多過程中,如吸收、蒸發干燥、沉淀、膜過濾和蒸餾。傳質被不同的科學學科用于不同的過程和機制。該短語在工程中通常用于涉及物理系統內化學物種擴散和對流傳輸的物理過程。

    質量轉移過程的一些常見例子是水從池塘蒸發到大氣中,血液在腎臟和肝臟的凈化,以及精的蒸餾。在工業過程中,傳質操作包括在蒸餾塔中分離化學成分,吸收器如洗滌器或剝離,吸附器如活性炭床,以及液-液萃取。傳質經常與其他傳輸過程相結合,例如在工業冷卻塔中。這些塔通過允許熱水與空氣接觸流動,將傳熱與傳質相結合。

    天體物理學

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    在天體物理學中,質量轉移是這樣一個過程:在重力作用下與一個天體(通常是一顆恒星)結合的物質填滿其羅氏葉,并在重力作用下與第二個天體結合,通常是一個緊湊的天體(白矮星、中子星或黑洞),并最終被吸積到它上面。這是雙星系統中的一種常見現象,并可能在某些類型的超新星和脈沖星中發揮重要作用。

    化學工程

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    傳質在化學工程問題上有廣泛的應用。它被用于反應工程、分離工程、傳熱工程,以及許多其他化學工程的分支學科,如電化學工程。

    傳質的驅動力通常是化學勢的差異,當它可以被定義時,盡管其他熱力學梯度也可能耦合到質量的流動并驅動它。一個化學物種從高化學勢的區域移動到低化學勢的區域。因此,一個給定的質量轉移的xxx理論范圍通常由化學勢均勻的那一點決定。對于單相系統來說,這通常是指整個相的均勻濃度,而對于多相系統來說,化學物種往往喜歡一個相而不是其他相,只有當大部分化學物種被吸收到喜歡的相中時,才能達到均勻的化學勢,如在液-液萃取中。

    雖然熱力學平衡決定了給定的質量轉移操作的理論范圍,但實際的質量轉移率將取決于其他因素,包括系統內的流動模式和各相中物種的擴散性。這種速率可以通過計算和應用整個過程的傳質系數來量化。這些傳質系數通常以無量綱數字的形式公布,通常包括Péclet數、Reynolds數、Sherwood數和Schmidt數等。

    傳質

    熱量、質量和動量傳遞之間的類比

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    常用的動量熱量和質量傳遞的近似微分方程有顯著的相似之處。低雷諾數下流體動量的牛頓定律(Stokes flow)、熱的Fourier/定律和質量的Fick/定律的分子傳遞方程非常相似,因為它們都是流場中守恒量傳輸的線性近似。在更高的雷諾數下,由于納維-斯托克斯方程(或更基本的,一般動量守恒方程)的非線性,質量和熱量傳遞與動量傳遞之間的類比變得不太有用,但熱量和質量傳遞之間的類比仍然很好。大量的努力被用于發展這三個傳輸過程之間的類比,以允許從其他任何一個過程中預測一個過程。

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    1. 傳質
    2. 天體物理學
    3. 化學工程
    4. 熱量、質量和動量傳遞之間的類比

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