化工原理第六章第三节讲稿.ppt

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1、吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤：溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；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；溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。单相内物质传递的机理分子扩散对流传质2021/9/4一、分子扩散与菲克定律1、分子扩散：一相内部有浓度差异的条件下，由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。AB2．菲克定律1）扩散通量：单位面积上单位时间内扩散传递的物质量，单位：kmol/(m2.s)。2021/9/42）菲克定律试分析与傅立叶定律以及牛顿粘性定律的区别及

2、联系。3）分子扩散系数间的关系对于双组分物系：2021/9/4根据菲克定律：由A、B两种气体所构成的混合物中，A与B的扩散系数相等。2021/9/4二、气相中的稳定分子扩散1．等摩尔反向扩散1）等摩尔反向扩散例如精馏过程2021/9/42）传递速率在任一固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的A物质量，称为A的传递速率，以NA表示。分离变量并进行积分，积分限为：2021/9/4传质速率为：2、一组分通过另一停滞组分的扩散1）一组分通过另一停滞组分的扩散2021/9/4例如吸收2）传递速率设总体流动通量为N，其中物质A的通量为：

3、2021/9/4总体流动中物质B向右传递的通量为而即2021/9/4将和代入若扩散在气相中进行，则：2021/9/4即分离变量后积分2021/9/4——漂流因数，无因次。反映总体流动对传质速率的影响。因P＞pBm，所以漂流因数2021/9/4三、扩散系数分子扩散系数简称扩散系数，它是物质的特性常数之一。同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。物质在不同条件下的扩散系数一般需要通过实验测定。1、物质在气体中的扩散系数气体A在气体B中（或B在A中）的扩散系数，可按马克斯韦尔—吉利兰（Maxwell-Gilli

4、land）公式进行估算2021/9/42、物质在液体中的扩散系数物质在液体中的散系数与组分的性质、温度、粘度以及浓度有关。对于很稀的非电解溶液，物质在液体中的扩散系数2021/9/4四、对流传质1、涡流扩散凭籍流体质点的流动和旋涡来传递物质的现象。扩散通量：2、对流传质流动流体与两相界面之间的传质1）固定界面气固两相或液固两相间的界面2021/9/42）流动界面气液两相和液液两相间的界面2021/9/4对于等摩尔反方向扩散对于单向扩散2021/9/4五、吸收机理——双膜理论1、双膜理论相互接触的气液两相间有一个稳定的界面，界面

5、上没有传质阻力，气液两相处于平衡状态。界面两侧分别存在着两层膜，气膜和液膜。气相一侧叫气膜，液相一侧叫液膜，这两层膜均很薄，膜内的流体是滞流流动，溶质以分子扩散的方式进行传质。膜外的气液相主体中，流体流动的非常剧烈，溶质的浓度很均匀，传质的阻力可以忽略不计，传质阻力集中在两层膜内。2021/9/42021/9/4六、吸收速率方程式吸收速率：单位面积，单位时间内吸收的溶质A的摩尔数，用NA表示，单位通常用kmol/m2.s。吸收传质速率方程：吸收速率与吸收推动力之间关系的数学式吸收速率=传质系数×推动力1、气膜吸收速率方程式20

6、21/9/4令——气膜吸收速率方程式——气膜吸收系数，kmol/(m2.s.kPa)。也可写成：2021/9/4当气相的组成以摩尔分率表示时—以表示的气膜吸收系数，knoll/(m2.s)。当气相组成以摩尔比浓度表示时—以表示推动力的气膜吸收系数，kmol/(m2.s)。2021/9/42、液膜吸收速率方程式令或——液膜吸收速率方程—以为推动力的液膜吸收系数，m/s；2021/9/4当液相的组成以摩尔分率表示时—以为推动力的液膜吸收系数，kmol/(m2.s)。当液相组成以摩尔比浓度表示时—以为推动力的液膜吸收系数，kmol/

7、(m2.s)。2021/9/43、界面浓度当已知两相组成的平衡关系，如和上式联立便可求出2021/9/4pcAIcipi2021/9/44、总吸收系数及相应的吸收速率方程式1）以气相组成表示总推动力的吸收速率方程式a）以△p为推动力的吸收速率方程—以为推动力的气相总吸收系数，kmol/(m2.s.Pa)—与液相主体浓度c成平衡的气相分压，Pa。2021/9/4b）以△y为推动力的吸收速率方程2）以液相组成表示总推动力的吸收速率方程式—以△y为推动力的气相总吸收系数，kmol/(m2.s)。a）以△c为推动力的吸收速率方程—以△

8、c为推动力的液相总吸收系数，m/s2021/9/4b）以△x为推动力的吸收速率方程—以△x为推动力的液相总吸收系数，kmol/(m2.s)3）用摩尔比浓度为总推动力的吸收速率方程式适用条件：溶质浓度很低时a）以表示总推动力的总吸收速率方程式据分压定律2021/9/4代入令—以