第5章气体吸收(2)课件(共37张PPT)《化工单元操作（第三版）》同步教学（化工版）.pdf

第5章气体吸收

5.3吸收速率

一、传质的基本方式

1、吸收过程涉及两相间的物质传递，它

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；

一、传质的基本方式

1、吸收过程涉及两相间的物质传递，它

包括三个步骤：

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；

(易)

③溶质自界面被传递至液相主体，即液

相内的物质传递。

二分子扩散与涡流扩散

1.分子扩散：依靠物质分子的热运动，物质从一处转移到

另一处的过程。

2.机理：分子的热运动

3.平衡态：没有组分的净转移。

说明：只要浓度差△C存在，会有分子扩散引起的物质传

递。

二分子扩散与涡流扩散

静止流体：存在浓度差(△C),分子的热运动，物质从高浓

度地方扩散到低浓度的地方。

层流的流体：如果与垂直的方向存在浓度差(△C),亦可由

高C向低C方向扩散。

湍流的流体：只要存在△C,也有物质通过分子扩散从高C

处→低C处。

2.涡流扩散

定义：有浓度差时，凭借流体质点的湍动和旋涡来

使物质从高浓度向低浓度方向进行传递的现象称

为涡流扩散。

原因：流体质点的脉动和旋涡引起流体质点的碰撞

与混合。

与分子扩散的比较：物质传递现象；分子扩散——

热运动、速率较慢，涡流扩散—一质点的碰撞混

合，速率快。

三、吸收过程的机理

为了解决多相传质问题，路易

将固体溶解理论引入传质过程，

20世纪20年代提出了双膜模型.

双膜理论的基本观点一膜模论(双膜论)

1、气液相接触面两侧有气、液膜，吸收质以分子

扩散的方式通过两膜层。(流速越大，膜层厚

度越小)

2、气液两相主体浓度不变，浓度变化在膜层中

——阻力集中在两膜层中。

3、相界面处，吸收质在气液两相中浓度达到平

衡一相界面上没有阻力。

结论：吸收过程是吸收质经由气、

液两膜层的分子扩散过程，

两膜层的阻力为吸收过程

的两个基本阻力，决定了传质速率

的大小——双阻力理论。

界面

PA

C

【相湍流主体液相湍流主体

CA

Z

吸收过程:气相中吸收质的pp*时，吸收质以p-p*推动

力克服气膜厚度的阻力，以分子扩散的方式通过气膜到相

界面上，界面上pi和C成平衡，吸收质以Ci-C的浓度

差推动力克服液膜厚度的阻力，以分子扩散穿过液膜，从

界面扩散到液相主体，完成此过程。

适用范围：具有固定相界面的系统以及流动速度不高的两

流体间的传质。

局限性：具有自由相界面的系统，尤其是高度湍流的两流

体间的传质。

原则上讲，若已知气、液相传质分系数k?和k,我们

便可通过双膜模型，联立求解得到未知的气、液界面

组成pi和Ci,再求得传质通量NA。

三、吸收速率方程式

吸收速率：在吸收操作中，每单位相际传质面积上，单位时间

内吸收的溶质量。

吸收速率方程：表明吸收速率与吸收推动力之间的关系式。

(一)气膜、液膜吸收速率方程式：

p个

PA(a)

N?=kg(p-pi)=k?(C?-C)

—(b)

N—分子扩散速率kmol/m2·

pi

p、p?—吸收质在气相主体、相

界面处的分压kPa