传质概述 - 化工原理第三版王志魁编课程课件.ppt

1 吸收操作的类型 (1) 按吸收过程是否发生化学反应分类：物理吸收、化学吸收 (2) 按吸收过程中体系的温度变化分类：等温吸收、非等温吸收 (3) 按被吸收组分的数目分类：单组分吸收、多组分吸收 二、 气—液相平衡关系 1、平衡分压和平衡溶解度： 在一定温度下,使某一定量气体与一定量液体溶剂在密闭容器中接触,溶质向溶剂中转移。经过足够长的时间,气、液相浓度不在改变,宏观上传质过程停止,达成平衡。微观上是气体进出液体的分子数相等,故称相际动平衡,简称相平衡。 达到平衡时,气相中溶质的压力称当时条件下的平衡分压p?,而液相中所含溶质气体的浓度即为当时条件下的气体在液体中的溶解度。 气体在液体中的溶解度Ca表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度 2) 不同的气体：根据上面的三个图，在同一温度，同一分压条件下，NH3、SO2、O2溶解度依次减小。 所以，对于不同种类的气体组分，欲得到相同浓度的溶液，易溶气体仅需控制较低的分压，而难溶气体则需较高分压。 3)总压的影响 问题： 欲吸收空气中的氨气，设法增大其中空气的物质的量，氨气的溶解度受到怎样影响。那么整个气体体积缩小呢？ 结论： 加压和降温对吸收操作有利；反之，升温和减压有利于解吸。 三、用气液平衡关系分析吸收过程 计算过程推动力与极限图 等摩尔的逆向扩散公式p213 与传热单层平壁的公式类似，有 4-15题 1、Q=qmr=941KW 2、Tm=333K，Cp=2.19KJ/Kg.K Q=qm1cp1(T1-T2)=91.3KW 3、 Cp=3.77 Q=qm1cp1(T1-T2)=126kw 4、 tm=85 ℃,Cp=1.009 Q=qm2cp2(t2-t1)=54.7kw 5、p=250kpa,ts=127.2 ℃, tm=83.6 ℃, Cp=4.196 Q=qm1 [r+cp1(Ts-T2)]=1063kw 4-16 1、根据公式 Q=qm1cp1(T1-T2)=qm2cp2(t2-t1) 求得qm2=2080kg/h，qv2=qm2/ρ=2080/997=2.09m3/h 2、用水量增大，水出口温度应降低。由于水的比热容及密度变化不大，可认为不变从上面公式可知qv2与t2-t1成反比 T2=36.9 ℃ 4-19 1 、r=2168kJ/kg Q=qm1r=qv2 ρ cp2(t2-t1)=9800kw 所以qm1=1630kg/h 2、已知k=800w/m2. ℃ ,水蒸汽p=300kpa，T1=T2=133.3 ℃ 所以Δt1=53.3 ℃,Δt2=33.3 ℃,Δtm=43.3 ℃ A=Q/K Δtm =28.3m2 4-20 1、Tm=75 ℃，cp1=4.191kJ/kg. ℃ Tm=35 ℃, cp2=4.174kJ/kg. ℃ Qm2=3012kg/h 2、 Δtm并=30.8 ℃ A=Q/K Δtm=1.7m2 3、 Δtm逆=40 ℃ A=Q/K Δtm=1.31m2 A B A B A B A B 分子扩散：在一相内部存在浓度差或浓度梯度的情况下，由于分子的无规则运动而导致的物质传递现象。分子扩散是物质分子微观运动的结果。 扩散通量：单位时间内单位面积上扩散传递的物质量，其单位为mol/(m2·s)。 一、分子扩散与费克定律1 分子扩散 式中 JA——物质A在z方向上的分子扩散通量，kmol/(m2s)，与书一致，我们也叫传递速率 dCA/dz——物质A的浓度梯度，kmol/m4 DAB——物质A在介质B中的分子扩散系数，m2/s 负号——表示扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的。 当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处物质A的扩散通量与该位置上A的浓度梯度成正比，即： 2 费克（Fick）定律 试分析与傅立叶定律以及牛顿粘性定律的区别及联系。 费克定律 费克定律的其它表达形式： 分子扩散系数是物质的特征系数之一，表示物质在介质中的扩散能力； 扩散系数取决于扩散质和介质的种类及温度等因数。 对于气体中的扩散，浓度的影响可以忽略； 对于液体中的扩散，浓度的影响可以忽略，而压强的影响不显著。 物质的扩散系数可由实验测得，或查有关资料，或借助于经验或半经验公式进行计算。 3、分子扩散系数 对流传质是指发生在运动着的流体与相界面之间的传质过程。在实际生产中，传质操作多发生在流体湍流的情况下，此时的对流传质是湍流主体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散两种传质作用的总