-传质原理及应用资料.ppt

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1、第三章传质机理及应用1主要内容3.1传质基本概念3.2蒸馏3.3吸收3.5传质设备2（1）二元物系的气液相平衡关系（包括：拉乌尔定律，温度组成图，气液相平衡图，挥发度及相对挥发度），气体的溶解度和亨利定律，吸收速率方程式；（2）双组分连续精馏的工艺计算（包括：物料衡算与操作线方程，进料状态的影响、理论板数的确定、回流比的讨论及热量衡算）；（3）吸收塔的工艺计算（包括：物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算）；（4）塔设备的基本结构，填料塔附件、填料的主要类型及性能、填料塔与板式塔的比较。1．本章

2、重点32．本章难点传质机理；非理想体系的气液平衡关系；特殊情况下精馏过程理论板数的确定；板式塔的塔板结构及流体力学性能。4前言分离：根据混合物性质的不同采用不同的方法混合物分离基本特征：物质由一相转移到另一相或生成新相，过程取决于两相之间的平衡关系，称为相际传质过程均相混合物非均相混合物过程工业中，经常需将混合物加以分离。采用适当的分离方法与设备，并消耗一定的物料和能量。不属于同一相的两种或两种以上的物质混合得到的混合物5主要介绍气液传质原理，蒸馏操作和吸收操作的主要工艺计算，以及板式塔和填料塔的设备特点及流体力

3、学特性。在相界面利用平衡关系进行分离操作时，从技术角度来说：（1）尽可能经济地增大两相界面的表面积，以及怎样在界面上充分利用平衡关系；（2）平衡状态为过程的极限，分离不能持续进行，还必须研究如何既偏离平衡状态，又进行所期望的分离。63.1传质基本概念质量传递现象蒸馏、吸收、干燥及萃取等单元操作单相内物质传递的原理分子扩散传质涡流扩散传质涡流扩散时也伴有分子扩散，对流传质物质由一相转移到另一相，或者在一个均相中，其基本机理都相同。71、分子扩散概述与费克定律一、分子扩散89分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分

4、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。分子运动论：随机运动,道路曲折,碰撞频繁扩散速率很慢(1)费克定律a.扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质量，J表示，kmol/(m2·s)。10JA——组分A扩散速率(扩散通量)，kmol/(m2·s)；—组分A在扩散方向z上的浓度梯度,kmol/m4DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2/s。负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着物质浓度降低的方向进行温度、总压一定，组分A在扩散方

5、向上任一点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。b.费克定律11理想气体：对于气体混合物，费克定律采用组分的分压表示12费克定律与傅里叶定律形式上相似，区别在于：A、热传导传递的是能量，分子扩散传递的是物质。B、分子扩散，一个分子转移后，留下相应的空间，必由其他分子补充，即介质中的一个或多个组分是运动的，因此，扩散通量存在一个相对于什么截面的问题；而在热传导中，介质通常是静止的而只有能量以热能的方式进行传递。费克定律与傅里叶定律比较13（2）分子对称面双组分混合物在总浓度C（对气相是总压P）各处相等的情况下组分A

6、和组分B等量反方向扩散通过的截面叫分子对称面。特征是，仅对分子扩散而言，该截面上净通量等于零，且该截面既可以是固定的截面，也可以是运动的截面。14（1）单相扩散吸收操作的分析2、一维稳态分子扩散一维：只沿一个方向扩散，其他方向无扩散或扩散量可以忽略。稳态：扩散速率的大小与时间无关，只随空间位置而变化。假设：只有气相溶质A不断由气相主体通过两相界面进入液相中，而惰性组分B不溶解且吸收剂S不气化。11’FF’22’zJANNBNAJBpA1pA2NA因溶质Ａ扩散到界面溶解于溶剂中，造成界面与主体的微小压差，使得混合物

7、向界面处移动，即产生了宏观上的相对运动，叫做总体流动。也叫摩尔扩散，摩尔扩散指分子群。15总体流动的特点：1）由分子扩散引起的宏观流动，不是外力驱动；2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔分率；3）总体流动与溶质的扩散方向一致，有利于传质取一固定截面F，则该截面不仅有分子扩散，还有总体流动。根据分子对称面的特点，截面F不是分子对称面。若将分子扩散相对应的分子对称面看成一个与总体流动速度相同的运动截面，则一系列运动的分子对称面与固定的截面F重合。F上的净物流通量N’为N’=N+JA+JB=N16固定截面

8、上包括运动的分子对称面，则有：JA=-JBN总体流动通量，由两部分组成总体流动中携带的组分A总体流动中携带的组分B17在截面F与两相界面间做物料衡算对组分B：上两式相加得：NA：组分A通过两相界面的通量，kmol/(m2·s)对组分A：11’FF’22’zJANNBNAJBpA1pA2NA18组分B由两相界面向气相主体的分子扩散与由气相主体向两相界面的总体流动所带的组分B