八单元吸收2节.ppt

一、相际传质速率方程式 根据双膜理论，则吸收塔内任一截面上气液两相浓度变化可用下图表示： 式中： kL-——以液相摩尔浓度差表示推动力的液相对流传质系数，m/s； kx——以液相摩尔分率差表示推动力的液相传质系数，kmol/（m2·s）； kX——以液相摩尔比差表示推动力的液相传质系数，kmol/（m2·s）； 液相对流传质速率方程 气相对流传质速率方程 式中： kG ——以气相分压差表示推动力的气相传质系数， kmol/（m2·s·kPa）； ky ——以气相摩尔分率差表示推动力的气相传质系数，kmol/（m2·s）； kY ——以气相摩尔比差表示推动力的气相传质系数，kmol/（m2·s）； 吸收过程的总传质速率方程 气相总传质速率方程 对于H值较大的易溶气体，有KG=kG ，即传质阻力主要集中在气相，此吸收过程由气相阻力控制（气膜控制）。 液相总传质速率方程 对于H值较小的难溶气体，有KL=kL ，即传质阻力主要集中在液相，此吸收过程由液相阻力控制（液膜控制）。 总传质系数间的关系 相平衡方程： 吸收速率方程： 总传质系数： 二、 传质阻力分析——气膜阻力控制和液膜阻力控制 由于 ——气相总传质阻力 ——气相分传质阻力 ——液相分传质阻力 若 则 气膜阻力控制 而由 若 则 ?液膜阻力控制 质强化措施：气膜控制（易溶气体），选择吸收设备和确定操作条件时要降低 增大气体流率，以降低 液膜控制（难溶气体），选择吸收设备和确定操作条件时要降低 增大液体流率 如果 或改变溶剂。 两者相当，m值界于1～100，中等溶解能力，如 : 丙酮蒸汽 溶于水。必须同时↑ 作业: 5、6 第三节? 扩散和单相传质 （Diffusion Mass transfer between phase） 对于任何过程都需要解决两个基本问题： 一是过程的极限，另一是过程的速率。 吸收过程的极限取决于吸收的相平衡关系，上节已作讨论。本节讨论吸收过程的速率。 当不平衡的气液两相接触时，若 yy*，则溶质从气相向液相传递，为吸收过程，该过程包括以下三个步骤： （1）溶质由气相主体向相界面传递，即在单一相（气相）内传递物质； （2）溶质在气液相界面上的溶解，由气相转入液相，即在相界面上发生溶解过程； （3）溶质自气液相界面向液相主体传递，即在单一相（液相）内传递物质。 一般来说，第②步界面上发生的溶解过程是很易进行的，其阻力很小。因此，通常认为界面上气液两相的溶质浓度满足平衡关系。这样，总传质过程速率将由两个单相即气相与液相内的传质速率所决定。 不论气相或液相，物质传递的机理有两种： a、分子扩散： 　　当流体内部存在着某一组分的浓度差，则因分子的无规律的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。如香水的气味扩散。 b、对流扩散： 　　在流动的流体中的传质不仅会有分子扩散，而且有流体的宏观运动也将导致物质的传递，这种现象称为对流传质。对流传质与对流传热类似，且通常是指流体与某一界面之间的传质。 分子扩散也可由温度梯度、压力梯度产生，由温度梯度产生的分子扩散叫热扩散，如湿木棍一头加热，另一端会冒出热气或水滴。在此讨论的分子扩散仅因浓度梯度产生的。分子扩散与传热中由于温度差而引起的热传导相似。 一、双组分混合物中的分子扩散 分子扩散现象 扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积所扩散的物质量，称为扩散通量（扩散速率），以符号J表示，单位为kmol/(m2·s)。 （一）费克定律 Z 1855年，费克揭示了分子扩散的基本规律 式中： JA——组分A在扩散方向z上的扩散通量，kmol/（m2·s）； ——组分A在扩散方向z上的浓度梯度，kmol/m4； DAB——组分A在组分B中的扩散系数，m2/s。 式中负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着浓度降低的方向进行。 对于理想气体混合物： （二） 等摩尔逆向扩散 （三） 单向扩散及速率方程 由于A溶于液体，浓度降低分压减小，A从主体向界面扩散，因此A、B混合气体从主体向界面移动。 整体移动： 总传质速率： 由于整体移动，界面上B分压增加，B会向主体扩散，并与主体移动速度相等。 对于B组分： 对于A组分： ------单向传质速率方程 将单向传质速率方程变形： 式中： P/PBm ——称为“漂流因子”或“移动因子”，无因次。 漂流因子的大小反映了总体流动对传质速率的影响程度，溶质的浓度愈大，其影响愈大。 当混合物中溶质A的浓度较低时，P≈PBm，总体流动可以忽略不计。 （四） 分子扩散系数 扩