化工原理气体吸收PPT课件.ppt

例：在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为：0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa，在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系数E，溶解度系数H，及相平衡常数m。（氨水密度可取为1000kg/m3）由亨利定律表达式知：解：第三十页，编辑于星期五：六点三十六分。∴亨利系数为又∴相平衡常数第三十一页，编辑于星期五：六点三十六分。∴溶解度系数为：或由各系数间的关系求出其它系数第三十二页，编辑于星期五：六点三十六分。5.3传质机理与吸收过程的速率（！！！需补充）1.传质的基本方式吸收过程是溶质从气相转移到液相的质量传递过程。由于溶质从气相转移到液相是通过扩散进行的，因此传质过程也称为扩散过程。吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤：1.溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；2.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；3.溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。一般认为相界面的传质阻力很小，气液两相的浓度符合亨利定律，总过程的速率由气相与液相内的传质速率决定。第三十三页，编辑于星期五：六点三十六分。（1）分子扩散物质以分子运动的方式通过静止流体的转移，或物质通过层流流体，且传质方向与流体的流动方向相垂直的转移，导致物质从高浓度处向低浓度处传递，这种传质方式称为分子扩散。分子扩散只是由于分子热运动的结果，扩散的推动力是浓度差，扩散速率主要决定于扩散物质和静止流体的温度及某些物理性质。传质的基本方式分子扩散对流扩散涡流扩散第三十四页，编辑于星期五：六点三十六分。（2）涡流扩散在湍流主体中,凭借流体质点的湍动和漩涡进行物质传递的现象，称为涡流扩散。若将一勺砂糖放入杯水之中，用勺搅动，则将甜的更快更均，那便是涡流扩散的效果了。涡流扩散速率比分子扩散速率大得多，涡流扩散速率主要决定于流体的流动形态。（3）对流扩散对流扩散为湍流气体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散这两种传质作用的总称。对流扩散亦称对流传质，对流传质包括湍流主体的涡流扩散和层流内层的分子扩散。第三十五页，编辑于星期五：六点三十六分。2．双膜理论由于吸收过程是物质在两相之间的传递，其过程极为复杂。为了从理论上说明这个机理，曾提过多种不同的理论，其中应用最广泛的是1926年由刘易斯和惠特曼提出的“双膜理论”。（1）相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的有效层流膜层。吸收质以分子扩散方式通过此二膜层。（3）在膜层以外的气、液两相中心区，由于流体充分湍动，吸收质的浓度是均匀的，即两相中心区内浓度梯度为零，全部浓度变化集中在两个有效膜层内。（2）在相界面处，气、液两相达于平衡。双膜理论把复杂的相际传质过程大为简化。对于具有固定相界面的系统及速度不高的两流体间的传质，双膜理论与实际情况是相当符合的。根据这一理论的基本概念所确定的相际传质速率关系，至今仍是传质设备设计的主要依据，这一理论对于生产实际具有重要的指导意义。第三十六页，编辑于星期五：六点三十六分。双膜理论的假想模型示意图第三十七页，编辑于星期五：六点三十六分。3、吸收速率方程概念：吸收速率即指单位传质面积上单位时间内吸收的溶质量。物理意义：表明吸收速率与吸收推动力之间关系的数学式即为吸收速率方程式。表示：吸收速率NA，单位kmol/(m2·s)。按照双膜理论，吸收过程无论是物质传递的过程，还是传递方向上的浓度分布情况，都类似于间壁式换热器中冷热流体之间的传热步骤和温度分布情况。所以可用类似于传热速率方程的形式来表达吸收速率方程。由于吸收的推动力可以用各种不同形式的浓度差来表示，所以，吸收速率方程也有多种形式。吸收速率=过程推动力/过程阻力=吸收系数×过程推动力第三十八页，编辑于星期五：六点三十六分。（1）气膜吸收速率方程式YA、Yi——气相主体和相界面处吸收质的比摩尔分数；K气——气膜吸收系数，kmol/(m2·s)。（2）液膜吸收速率方程式XA、Xi——液相主体和相界面处液相中吸收质的比摩尔分数；K液——液膜吸收系数，kmol/(m2·s)。第三十九页，编辑于星期五：六点三十六分。（3）吸收总系数及其相应的吸收速率方程式吸收速率=总推动力/总阻力=两相主体浓度差/两膜阻力之和吸收过程的总推动力应该用任何一相主体浓度与其平衡浓度的差值来表示。①以表示总推动力的吸收速率方程式K气——气相吸收总系数，kmol/(m2·s