1.2 傳統的求解湍流傳質擴散系數方法
由于化工傳質設備一般都在湍流狀態下進行，故預測設備內某一組分n的濃度分布，其關鍵是要知道傳質方程中組分n的湍流傳質擴散系數，即令傳質方程能夠封閉求解。目前一般采用下述兩種方法。
1.2.1 特征數法
此法假定湍流施密特數Sct為常數
，當
或
為已知時，即可求出湍流傳質擴散系數
。這種方法簡單，常被采用。但不少文獻報道Sct值跨度很大，如何選取Sct常憑經驗判斷，可以從0.5到1.0，很難確定，而且不能保證其可靠性。此外，或還需用計算流體力學方法求得（參見附錄Ⅰ）。
1.2.2 實驗測定法（惰性示蹤劑法）
通過加入惰性示蹤劑（液體或氣體）并測定其濃度分布，是目前求取傳質擴散系數的常用方法。描述用惰性物質作為示蹤劑時的湍流擴散過程（無傳質）的方程可簡寫為：
（1-4）
式中，C為示蹤劑時均濃度；U為時均速度；
為過程中示蹤劑的有效擴散系數（或稱返混系數、分散系數，包括分子擴散系數D和湍流傳質擴散系數）。求解上式微分方程可得：
式中，
為注入示蹤劑的量，A為流體通道面積，在測出示蹤劑濃度后，用優化法即可求得及
。
但在有傳質情況下，描述過程的組分質量守恒，可有下式：
（1-5）
式中，
為有傳質過程時的有效傳質擴散系數；
為組分n在傳質過程中進入體系的凈傳質量。
顯然，上述式（1-4）和式（1-5）不一致，相差傳質的源項，隨著源項
計算模型的不同，理論上由示蹤劑實驗得出的
并不等于實際有傳質過程中組分n的有效傳質擴散系數
。
為了考察與的差別，唐忠利［1］曾在塔徑為0.15m，填料有效高度為2m，分離正丁烷和異丁烷的高壓填料精餾塔中，在不同的操作條件下，在6個取樣口測得沿塔高的液相和氣相濃度分布，從而按式（1-5）求出液相和氣相的，然后再用惰性示蹤劑在同一設備和同一操作條件下進行示蹤實驗，取得數據按式（1-4）求出相應的。結果發現，在相同操作條件下，液相及氣相的均大于，兩者相差達數倍之多，而且差別隨因子
的增大而增大。例如，在壓力為1.1MPa、FG為1.22時，有傳質（精餾）情況下，液相
為9.24×10-3m2·s-1，而無傳質（惰性示蹤）情況下，液相
為3.37×10-3m2·s-1；氣相的
和
分別為8.21×10-2m2·s-1和4.19×10-2m2·s-1。這些結果雖然是指個別實驗情況，但在理論及實驗上均可說明不等于，其數值甚至相差很大。
此外，通過示蹤劑實驗得到的擴散系數關聯式中往往是整個實驗裝置的總包值，只表示為總包的物性參數，或只關聯某種設備結構的總包特征尺寸，而不能表示在不同位置上的分布，這就意味著計算得到的擴散系數是不隨位置而改變的數值，這與實際情況也是不相符的。
由此可見，目前求解濃度分布的上述兩種方法都缺乏理論依據，產生的誤差難以估計。因此探討比較正確的方法求解濃度分布很有必要。這就必須根據計算傳質學建立較嚴格的湍流傳質擴散系數模型，用以解決傳質方程的封閉問題。
應用計算傳質學有助于解決這個問題。對于傳質分離及化學反應過程，通過計算傳質學的計算，可給出在不同操作條件下，過程設備內任意位置的各個組分濃度及其分布，以及局部湍流傳質擴散系數、相含率、點傳質效率等各種傳質參數的分布以及相應的溫度分布、流速分布，按此就可以定量地綜合研究各種因素對傳質分離效率或反應效率的影響，從而可進一步優化過程與設備的設計及操作。
此外，目前對傳質設備的效率及設備的放大仍然通過實測及中試（逐級）來解決，計算傳質學的發展有可能逐漸改變這種情況。通過準確模擬和數值計算來預測放大后的傳質設備內的傳質狀態和效率，這就為設備的直接放大，同時也為設備優化提供必要的信息與條件。
關于利用數值方法計算傳質問題，早在20世紀60年代提出計算流體力學的同時及以后就提出過［2］，但都是采取簡化的特征數方法進行近似估計，例如采用施密特數及佩克萊數。隨著計算流體力學的發展，采用
封閉模型可以求解速度分布，并形成計算流體力學。隨后Newman等［3］、Elghobashi等［4］、Nagano等［5］多人先后提出應用于傳熱的溫度標量
兩方程封閉模型，以解決溫度分布的問題，并成為計算傳熱學基礎。
21世紀初，Colin等［6］用由脈動濃度方差及其耗散率兩個方程組成的標量脈動模型模擬了兩相流發動機中兩相流的混合，但并未完善模型化，并且在求解中仍要依賴實驗，因此不是一般能用于傳質計算的模型。劉伯潭根據標量脈動方差及其耗散率的兩方程模式，建立用于傳質計算的兩方程模型以求解濃度分布［7］。后經孫志民進行模型完善及實驗驗證，并將其成功地應用于化工生產中的精餾過程以及在工業型板式精餾塔中進行應用［8～13］，劉國標進一步發展了該模型并應用于填料精餾塔、化學吸收、反應精餾及催化反應過程［14～19］，陳江波將該模型應用于高壓精餾規整填料塔［20］，李文彬將該模型應用于吸附、脫附［21］及流態化過程［22］，隨后李文彬又建立雷諾質流方程封閉模型［23］。經過這些探索，初步形成以數值計算為基礎的計算傳質學的主要組成部分。
從動量、熱量和質量傳遞的數值計算研究來說，計算傳質學可以說是計算流體力學和計算傳熱學的延伸。計算傳質學既與計算流體力學及計算傳熱學相互關聯，又應按其自身的傳遞特點而獨立發展與應用。也可以說，計算傳質學的發展，使它與計算流體力學和計算傳熱學一起形成了完整的計算傳遞學基礎。