7.3相际间的质量传递.pptVIP

* 7.3 相际间的质量传递 7.3.1 气液相平衡 单组份的物理吸收平衡 ：F=C-φ+2=3-2+2=3。 在温度、总压一定时，F=1，有： Pe－溶质在气相中的分压——平衡分压。 ce－溶质在液相中的饱和浓度——平衡溶解度。 （1）气液相平衡 液相 气相 （2） ? 相平衡关系的表示方法 ① 溶解度（相平衡）曲线： ▲ 分压对溶解度的影响：pe 增加，x 增加（T 一定） ； ▲ 温度对溶解度的影响： T 增加，x下降（ Pe一定） ； ▲ 总压对溶解度的影响：在组份分压不变时，若P变化不大 （ P小于0.5MPa时），总压P的变化不影响 pe、x之间的关系。 a) pe=f（x）， (T、P 恒定) 说明： 气相中氨的平衡分压 pe /133.32Pa 600 800 0.04 400 200 60℃ 50℃ 40℃ 30℃ 液相中氨的摩尔分数 x 0.12 0.08 0.16 氨在水中的溶解度 b）ye ~ x 曲线 注意： P 对 x-y 图有影响，因为对于一定的 y ，P变化将导致pe的变化，pe是影响溶解度的直接原因。 ② 气液相平衡方程（享利定律） 在总压不高时（P小于 0.51MPa ），溶质在稀溶液中的溶解曲线通过原点，且为直线, 可表示为： E—享利常数，kPa a）若液相为理想溶液，则在全部浓度范围内，上式均成立。 此时，亨利定律与拉乌尔定律一致, E=P0。 b）不同气体： E 大，难 溶； E 小 ， 易溶。 c）同种气体： 说明： ③ 享利定律的其他表示法 浓度的表示方法不同，享利定律的形式不同。 X为比摩尔分率 [c为kmol（溶质）/m3溶液] 溶解度系数 x为摩尔分率 相平衡常数 ④ E 、 H、m、m* 之间的关系 ◆ E，H 之间的关系 ： 对于稀溶液： cs 溶剂摩尔浓度，kmol溶剂/m3溶液。 ◆ E, m 之间的关系: 若气相为理想气体： ◆ m，m* 之间的关系： 对于稀溶液： 则： m = m * 7.3.2 相际传质方向与传递极限 （1） 判断过程进行的方向 或 为吸收过程 或 为解吸过程 （2） 确定传质过程的推动力 组成为 y、x的气液相相接触，传质推动力可表示为： 或 组成为 y、x的气液相相接触，传质方向为： y1 x1 A y1e x1e y1 x1 A y1e x1e 过程的传质方向及传质推动力图示 （3） 判断过程进行的极限 平衡为过程的极限状态 净化气体为目的： 制取液相产品为目的： 7.3.3 相际传质的双膜模型 液相主体 气相主体 p c pi ci p或c 液膜 气膜 A 距离 z 相际传质双膜模型 模型要点 ① 气液相间有稳定的相界面 ② 相界面两侧各有一停滞膜（虚拟膜或者有效膜） ，膜内 的传质以分子扩散方式进行 ③ 传质阻力全部集中在虚拟膜内，膜外相主体中高度湍流 传质阻力为零，即无浓度梯度。 ④ 相界面上气液处于平衡状态，无传质阻力存在。 (1) 传质速率方程 7.3.4 相际传质速率方程 对气相： 对液相： ① 气膜和液膜传质速率方程 ② 总传质速率方程 根据相际传质的双膜模型： 同理，可推出： 其中： (2) 相界面浓度的确定 kL/kG O pi p - pi ci c ce ci -c 界面浓度确定 * *