湿空气扩散系数及气隙传质计算示例

湿空气扩散系数及气隙传质计算示例

    ●扩散系数

    湿空气扩散系数是指湿空气中的水蒸气在空气中的扩散系数，估算式为：

D=(9.218×10^-4/p)×(T^2.5 /(T+245))

        式中，D为水蒸气在空气中的扩散系数，m²/s；p为湿空气的压力，Pa；T为湿空气的温度，K。

    ●计算示例

      设湿空气温度为50（50+273.15=323.15K），湿空气压力为101325Pa，则此时水蒸气在空气中的扩散系数为：

D=(9.218×10^-4/p)×(T^2.5 /(T+245))

             =(9.218×10^-4/101325)×(323.15^2.5           /(323.15+245))

             =(9.097×10^-9)×(1877199 /568.15)

             =0.301*10^-4m²/s

        ●气隙传质

        气隙传质是指水蒸气通过近似静止的空气间隙的传质速率，计算式为：

J=A(p_H - p_L)/R_mag

R_mag=xRT(p - p_W)/(18pD)

        式中，J为水蒸气通过空气隙的传质速率，g/s；A为空气隙的截面积，m²；p_H为空气隙一侧的水蒸气分压力，Pa；p_L为空气隙另一侧的水蒸气分压力，Pa；R_mag为单位面积空气隙的质阻，(m².s.Pa)/g；x为空气隙厚度，m；R为气体常数，J/(mol.K)；T为空气隙温度，K；p为空气隙中湿空气压力，Pa；p_W为空气隙中水蒸气分压力，Pa；D为水蒸气在空气中的扩散系数，m²/s。

        ●计算示例

       设空气隙温度为20℃，压力为101325Pa，厚度为0.2m，截面积为0.5m²；空气隙一侧水蒸气分压力为2340Pa，另一侧水蒸气分压力为700Pa，则水蒸气通过该空气隙的传质速率为：

D=(9.218×10^-4/101325)×(293.15^2.5 /(293.15+245))

           =0.2487×10^-4 m²/s

p_W=(2340+700)/2=1520 Pa

R_mag=xRT(p - p_W)/(18pD)

       =0.2×8.314×293×(101325 - 1520)/(18×101325×0.2487×10^-4)

                           =48625036/45.359

                           =1072004 (m².s.Pa)/g

J=A(p_H - p_L)/R_mag

                           =0.5×(2340 - 700)/1072004

                           =0.5×0.00153

                           =0.000765 g/s=2.75 g/h

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