食品工程原理 教学课件 作者 刘成梅 罗舜菁 张继鉴 主编第8章 传质导论与吸收.ppt

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1、第八章吸收第二节传质基础理论第三节吸收第四节吸收塔的计算第五节吸收塔及其吸收操作应用举例第一节概述一、概述-----在浓度差、温度差、压力差等推动力作用下，从一处向另一处的转移过程。包括相内传质和相际传质两类。分离过程在全厂的设备投资费和操作费上占很大比重。对一典型的化工厂，分离设备的投资占60-70％，分离过程的能耗约占30％。（一）化工生产中的常规分离方法（二）相平衡与热平衡不同之处：▲达到相平衡时，一般两相浓度不相等。▲相平衡属动态平衡------达到相平衡时，传质过程仍在进行，只不过通过相界面的某一组分的净传质量为零。---相际间传质的最终状态（三）相组成的表

2、示方法双组分均相物系（A、B）的摩尔分数之和等于多少？质量分数之和呢？xA与wA的关系？双组分均相物系中，x与X的关系？w与的关系？xA与cA的关系？wA与A的关系？cA与A的关系？对理想气体，c与p的关系？y与p？与p？（四）传质方式传质的两种方式分子扩散对流传质（给质过程）---发生在静止流体、层流流动的流体中，靠分子运动进行的。---发生在湍流流动的流体中，靠流体微团的脉动进行的。一分子扩散与菲克定律二分子扩散速率三小结第二节传质基础理论一、分子扩散与菲克定律（一）菲克定律对照：牛顿粘性定律：傅立叶定律：----又称菲克第一定律，适用于双组分体系。AA

3、AAAAAABBBBBBBB质量中心面组分A的扩散量JA,z组分B的扩散量JB,z菲克定律的其它表达形式：AAAAAAAABBBBBBBB质量中心面组分A的扩散量JA,z组分B的扩散量JB,z菲克定律说明：（1）JA,z、JB,z是相对扩散通量（绝对扩散通量用NA,z表示）组分A移走后，出现空位，其他分子（可能是A也可能是B）将会补位，若A、B分子量不等，那么质量中心会局部发生漂移。JA,z、JB,z是为了使JA,z＋JB,z＝0而定义的，即JA,z、JB,z是相对于一个移动的扩散面而定义的扩散通量。（2）JA,z＝－JB,z由JA,z＋JB,z＝0可证得。菲克定律（3

4、）DA,B是物性。DA,B（气）10-5m2/sDA,B（液）10-9m2/sDA,B（固）<10-10m2/s每cm3所具有的分子个数：氧气：2.5×1019水：3.3×1022铜：7.3×1022说明：（4）对二元体系，扩散系数的下标可去掉。即对气体体系有：DA,B＝DB,A对液体体系有：DA,BDB,A对气体体系由JA,z＝－JB,z可证得。对液体体系当＝常数时可证得。菲克定律二、分子扩散速率（一）等摩尔相互扩散由前面的介绍可知，还有cA2cA1-----cA（或pA）随z呈线性变化（二）单向扩散所谓单向扩散是指组分A通过停滞（或不扩散）组分B的分子扩散

5、。由前面的介绍可知，还有漂流因数（均>1）代表总体流动的影响或写成思考：为什么单向扩散比等摩尔相互扩散多一个大于1的漂流因数？在等分子相互扩散中，组分A移走后，出现的空位会由组分B补位，故Nz＝0，即无总体流动。在单向扩散中，组分A移走后，出现的空位会由周围混合物（A＋B）补位，故Nz0，即有总体流动。考虑到这部分由总体流动引起的组分A的扩散通量，因而单向扩散的扩散通量要比等分子相互扩散的大。思考：混合物中A组分的浓度愈高，漂流因数则如何变化？为什么？前面已推得：若将式中带有下标2的各项的下标去掉，可得：-----cB（或cA）随z呈对数函数变化（三）分子扩散系数菲克

6、定律中的扩散系数D代表单位浓度梯度（kmol·m-4）下的扩散通量(kmol·m2·s)，表达某个组分在介质中扩散的快慢表8-1101.3kPa下，某些气体及蒸气在空气中的扩散系数物质T/KD/cm2·s-1物质T/KD/cm2·s-1H22730.661CO22730.138He3170.756CO22980.164O22730.178SO22980.122Cl22730.124甲醇2730.132H2O2730.220乙醇2730.102H2O2980.256正丁醇2730.0703H2O3320.305苯2980.0962NH32730.198甲苯2980.084

7、4三、小结(一)重要概念分子扩散、对流传质、扩散通量、绝对扩散通量、总体流动通量、漂流因数、膜模型要点、对流传质机理、影响对流传质的因素。(二)公式菲克定律：对流传质方程：(三)双组分、一维稳态分子扩散举例等分子相互扩散单向扩散特点一吸收的基本概念二气液相平衡三吸收传质速率第三节吸收一、吸收的基本概念（一）吸收定义相界面ABCD气体混合物液体S惰性组分吸收剂溶质利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来分离气体混合物的操作称为吸收。（二）吸收的目的1．制取产品例如，用98%的硫酸吸收SO3气体制取98%硫酸；用水吸收氯化氢制取31%