對流傳質

　　依靠流體微團宏觀運動所進行的品質傳遞。一般也包括分子擴散對傳質的作用。由於傳質設備中和反應器中的流體總是流動的，所以對流傳質成為品質傳遞的最重要方式。

　　類型　根據品質傳遞的範圍，對流傳質可分為：①單相對流傳質。品質傳遞僅在運動流體的一相（氣相或液相）中發生。根據流體運動的原因，又分為自然對流傳質和強制對流傳質，前者一般不很重要，後者按流體運動狀態還可分為層流對流傳質和湍流對流傳質質。②相際對流傳質。質量傳遞發生於兩相間，這是化工生產中均相混合物分離操作時最常見的情況，如在蒸餾、吸收、萃取等單元操作中。在非均相反應器中，相際傳質也起著重要作用。

　　機理　當某組分在流動流體與接觸的固體表面之間發生傳遞時(如固體的升華，固體表面水分的汽化)，表面附近的濃度邊界層和流動邊界層中流體的流動狀態對傳質產生決定性的影響。當邊界層中的流動完全處於層流狀態時，質量傳遞隻能通過分子擴散，但流動增大瞭濃度梯度，強化瞭傳質。當邊界層中的流動處於湍流狀態時，表面附近的流動結構包括湍流區、過渡區和層流底層。在湍流區內的質量傳遞主要依靠湍流脈動造成流體劇烈混合，在層流底層則仍靠分子擴散，但由於流體主體的濃度分佈被均化，層流底層的濃度梯度增大，因而湍流有效地強化瞭傳質。當質量傳遞發生在相互接觸的兩流體相之間時，各相主體與相界面間的傳質仍是決定性的步驟。由於兩流動流體相界面處的情況十分復雜，因此對於這種傳質瞭解甚少。目前，隻有一些簡化模型直接用來描述兩流體相間的相際傳質。

　　對流傳質速率　在層流情況下，若已知流動的速度分佈，求解對流擴散方程，得出濃度分佈，進而可求得傳質通量。由於速度場的非線性，可求解的范圍很有限。在湍流情況下，考慮一維傳質，參照斐克定律，傳質通量為：

式中∂ C_A/∂ x為濃度梯度； C_A是組分A的濃度； D_AB為 分子擴散系數；ε _D為渦流擴散系數；ε _D比分子擴散系數大得多，對於在圓管中流動的空氣，當 雷諾數為10000～175000時，測得為ε _D(3～40)× 10 ^-4 m ²/s。渦流擴散系數既隨著流動情況而變，又隨著位置趨近壁面而迅速減小。若將ε _D近似取為常數，將上式積分，即可得到湍流情況下的傳質通量。由於湍流現象極為復雜，湍流質量傳遞的理論還很不成熟。

　　鑒於上述情況，傳質通量主要是靠實驗來測定的。仿照對流傳熱，流體與界面間的傳質速率可用類似於牛頓冷卻定律來表示。對於氣相與界面間的傳質通量為：

N_A＝k_G(p-p_i)

而對於液相與界面之間的傳質通量為：

N_A＝k_L(C_i-C)

式中 p和 p_i分別為組分A在氣相中的分壓和界面處的分壓； C_i和 C分別為組分A在界面處和液相中的濃度； k_G和 k_L分別為氣相和液相的 傳質分系數。這種計算方法是將一相中的濃度與界面處濃度差作為對流傳質的推動力，而將所有其他影響對流傳質的因素概括在傳質分系數中。