gaofenzi化工原理第五章第三节讲稿.ppt

* 代入 令 —以 为推动力的气相总吸收系数，kmol/(m2.s) * b）以 表示总推动力的吸收速率方程式 —以 为推动力的液相总吸收系数，kmol/(m2.s) 5、各种吸收系数之间的关系 1）总系数与分系数的关系 * 由亨利定律： * 分别为总阻力、气膜阻力和液膜阻力 即总阻力=气膜阻力+液膜阻力 同理 * 在溶质浓度很低时 2）总系数间的关系 a）气相总吸收系数间的关系 * 当溶质在气相中的浓度很低时 b）液相总传质系数间的关系 c）气相总吸收系数与液相总吸收系数的关系 * 3）各种分系数间的关系 6、传质速率方程的分析 1）溶解度很大时的易溶气体 ——气膜控制 * 气膜控制 例：水吸收氨或HCl气体 液膜控制 例：水吸收氧、CO2 * 2）溶解度很小时的难溶气体 当H很小时， ——液膜控制 3）对于溶解度适中的气体吸收过程 气膜阻力和液膜阻力均不可忽略，要提高过程速率，必须兼顾气液两端阻力的降低。 * 小结 ： 吸收速率方程 与膜系数相对应的吸收速率式 与总系数对应的速率式 用一相主体与界面的浓度差表示推动力 用一相主体的浓度与其平衡浓度之差表示推动力 * * * 注意： 吸收系数的单位：kmol/(m2.s.单位推动力) 吸收系数与吸收推动力的正确搭配 阻力的表达形式与推动力的表达形式的对应 吸收速率方程的适用条件 各种吸收系数间的关系 气膜控制与液膜控制的条件 * 第五章 吸收 一、分子扩散与费克定律 二、气相中的稳定分子扩散 三、扩散系数 四、对流传质 五、吸收机理——双膜理论 六、吸收速率方程式 第三节 传质机理与吸收速率 * 吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤： 溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递； 溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的溶解过程； 溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。 单相内物质传递的机理 分子扩散 对流传质 * 一、分子扩散与费克定律 1、分子扩散： 一相内部有浓度差异的条件下，由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。 A B 2．费克定律 1）扩散通量 ： 单位面积上单位时间内扩散传递的物质量 ，单位：kmol/(m2.s) 。 * 2）费克定律 3）分子扩散系数间的关系 对于双组分物系： * 根据费克定律： 由A、B两种气体所构成的混合物中，A与B的扩散系数相等。 * 二、气相中的稳定分子扩散 1．等摩尔反向扩散 1）等摩尔反向扩散 例如精馏过程 * 2）传递速率 在任一固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的A物质量，称为A的传递速率，以NA表示。 分离变量并进行积分，积分限为： * 传质速率为： 2、一组分通过另一停滞组分的扩散 1）一组分通过另一停滞组分的扩散 * 例如吸收 2）传递速率 设总体流动通量为N，其中物质A的通量为： * 总体流动中物质B向右传递的通量为 而 即 * 将 和 代入 若扩散在气相中进行，则： * 即 分离变量后积分 * ——漂流因数，无因次。反映总体流动对传质速率的 影响。 因P＞pBm，所以漂流因数 * 三、扩散系数 分子扩散系数简称扩散系数，它是物质的特性常数之一。同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。物质在不同条件下的扩散系数一般需要通过实验测定。 1、物质在气体中的扩散系数 气体A在气体B中（或B在A中）的扩散系数，可按马克斯韦尔—吉利兰（Maxwell-Gilliland）公式进行估算 * 2、物质在液体中的扩散系数 物质在液体中的散系数与组分的性质、温度、粘度以及浓度有关。 对于很稀的非电解溶液，物质在液体中的扩散系数 * 四、对流传质 1、涡流扩散 凭籍流体质点的流动和旋涡来传递物质的现象。 扩散通量 ： 2、对流传质 流动流体与两相界面之间的传质 1）固定界面 气固两相或液固两相间的界面 * 2）流动界面 气液两相和液液两相间的界面 * 对于等摩尔反方向扩散 对于单向扩散 * 五、吸收机理——双膜理论 1、双膜理论 相互接触的气液两相间有一个稳定的界面，界面上没有传质阻力，气液两相处于平衡状态。 界面两侧分别存在着两层膜，气膜和液膜。气相一侧叫气膜，液相一侧叫液膜 ，这两层膜均很薄，膜内的流体是滞流流动，溶质以分子扩散的方式进行传质。 膜外的气液相主体中，流体流动的非常剧烈，溶质的浓度很均匀，传质的阻力可以忽略不计，传质阻力集中在两层膜内。 * * 六、吸收速率方程