吸收传质中的双膜理论.PPT

知识点编号：ZYKC20112902020702吸收传质中双膜理论 气体吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程， 可分为三个步骤： (1) 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质)； (2) 溶质在界面上溶解(通过界面的传质)； (3) 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。 气相主体 液相主体 相界面 Y 扩散 扩散 Yi Xi X 〖新课导入〗 因此，讨论吸收过程的机理，首先要了解物质在单相（气相或液相）中的传递规律。 一、传质基本方式 〖新课展开〗 分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则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。如向静止的水中滴一滴蓝墨水，一会儿水就变成了均匀的蓝色，这是由于墨水中有色物质的分子扩散到水中的结果。分子扩散速率主要决定于扩散物质和静止流体的温度及其某些物理性质。 1．分子扩散 2．涡流扩散 一、传质基本方式 〖新课展开〗 涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部存在浓度梯度，流体质点便会靠质点的无规则运动，相互碰撞和混合，组分从高浓度向低浓度方向传递，这种现象称为涡流扩散。涡流扩散速率通常比分子扩散速率快，主要决定于流体的流动型态。如滴一滴墨水于水中，同时加以强烈的机械搅拌，可以看到水变蓝的速度比不搅拌时快得多。 应该指出，流体中的物质传递往往是两种方式的综合贡献，因为在涡流扩散时，分子扩散是不能避免的。因此常常合在一起讨论，并称为对流扩散。对流扩散时，扩散物质不仅依靠本身的分子扩散作用，更主要的是依靠湍流流体的涡流扩散作用。 一、传质基本方式 〖新课展开〗 二、吸收传质中的双膜理论 问题1 将糖放入水中，一会儿水变甜，这是什么原因？ 回答----这是分子扩散的结果。 1．双膜理论的基本要点 双膜理论是1923年由惠特曼（W.G.Whitman）和刘易斯（L.K.Lewis）提出，其模型如图，双膜理论基本要点如下： 气相主体 液相主体 Xi X Y Yi 气膜 液膜 相界面 传质方向 〖新课展开〗 ①相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄的膜层（气膜层和液膜层），在膜层内，气液两相作层流流动，溶质以分子扩散方式通过此两膜层； ②相界面没有传质阻力，即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态； ③在膜层以外的两相主流区由于流体充分湍动，物质以对流扩散的方式进行扩散，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力主要集中在双膜层内，故得此名。 二、吸收传质中的双膜理论 1．双膜理论的基本要点 〖新课展开〗 问题2 填空题 （1）由双膜理论可知：气体吸收中吸收质以_________的方式通过气膜；并在界面处________；再以________的方式通过液膜。 问题3 单选题 分子扩散 （1）根据双膜理论，传质的阻力主要集中在（ ）。 A．气相主体 B．气膜或液膜 C．液相主体 D．气膜+液膜 二、吸收传质中的双膜理论 1．双膜理论的基本要点 分子扩散 溶解 D 〖新课展开〗 由双膜理论得到，在吸收过程中，溶质首先由气相主体内以对流扩散的方式扩散到气膜边界，再以分子扩散的方式扩散通过气膜到达气液相界面，在界面上溶解后，又以分子扩散的方式穿过液膜到达液膜边界，最后又以对流扩散的方式到达液相主体，如图3。它把复杂的传质过程简化为溶质通过两个层流膜的分子扩散过程，而在相界面处及两相主体均无传质阻力，那么整个相际对流传质阻力全部集中在两个层流膜层内，即当两相主体浓度一定时，通过两个膜的传质阻力决定了传质速率的大小。因此，双膜理论双称双膜阻力理论。 二、吸收传质中的双膜理论 2．气体吸收传质机理 〖新课展开〗 二、吸收传质中的双膜理论 2．气体吸收传质机理 分子扩散 Yi Xi X Y 相界面 液相主体 气相主体 气膜 液膜 分子扩散 对流扩散 对流扩散 〖新课展开〗 问题4 判断 （1）吸收的传质过程是吸收质由液相到气相。（　　） （2）吸收过程中吸收质是以分子扩散的方式通过气膜和液膜的。（　　） （3）根据双膜理论，在气液两相界面处传质阻力最大。（　　） （4）提高吸收速率的有效途径是减薄气膜和液膜的厚度。（ ） 在溶质扩散过程中，阻力主要集中在两个膜层内，气液相主体内的扩散阻力很小。因此，减小吸收过程的阻力，即减薄两个膜层的厚度，是提高吸收速率的重要途径。而增大流体的流速，又是减薄层流层厚度的有效方式。生产实践证明，增大流体的流速，是强化吸收速率的有效措施之一。 × √ × √ 〖新课展开〗 对于具有固定相界面的系统以及流动速度不高的两流体的传质，双膜理论与实际情况是相当符合的，根