吸收与蒸馏课件.ppt

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1、第七章吸收与蒸馏7.2吸收与解吸7.6板式塔7.4蒸馏7.1传质学基础7.5两组分连续精馏塔的计算7.3吸收塔（或脱吸）的计算7.7其他蒸馏简介本章学习的目的与要求了解扩散系数的影响因素；掌握稳定分子扩散的基本计算与应用；掌握等温条件下低浓度逆流吸收塔的计算与应用；掌握两组份连续精馏塔的计算；掌握逐板计算法及图解法求解理论板数的方法。7-1传质学基础混合物组成的表示方法名称符号定义单位质量浓度ρAmA/Vkg/m3物质量浓度cAnA/Vkmol/m3质量分率αAmA/(mA+mB)无因次摩尔分率气—yA、液

2、—xAnA/(nA+nB)无因次摩尔比气—YA、液—XAnA/nB无因次请参考例7-1非均相物系的分离：利用多相物质在物理性质上的差异来实现均相物系的分离：造成一个两相物系利用各组分在两相中性质的差异，使其中某组分或某一些组分从一相向另一相转移，实现分离目的。传质过程：吸收、蒸馏、萃取、吸附、膜分离、干燥在含有两个或两个以上组分的混合体系中，如果存在浓度梯度，某一组分（或某些组分）将有自高浓度区向地浓度区移动的趋势，该移动过程称为传质过程。分离过程包括机械分离和传质分离。机械分离：压榨、过滤、沉降等界面气相

3、主体组分组分液相主体1）扩散物质从一相的主体扩散到两相界面（单相中的扩散）；2）在界面上的扩散物质从一相进入另一相（相际间传质）；3）进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散（单相中的扩散）；物质传递的三个步骤：传质学基础物质在单相中的传递靠扩散，发生在流体中的扩散有分子扩散和涡流扩散两种。分子扩散：依靠分子的无规则热运动，主要发生在静止或层流流体中。涡流扩散：依靠流体质点的湍动和旋涡而传递物质，主要发生在湍流流体中。物质在单相中的扩散ABABABAB分子扩散：在一相内部存在浓度差（或浓度梯度）的情况下，

4、由于分子的无规则运动而导致的物质传递现象。分子扩散是物质分子微观运动的结果。扩散通量(J)：单位时间内单位面积上扩散传递的物质量，其单位为mol/(m2·s)。（1）分子扩散与菲克Fick定律式中JA——物质A在z方向上的分子扩散通量，kmol/(m2s)dCA/dz——物质A的浓度梯度，kmol/m4DAB——物质A在A、B混合物中的分子扩散系数，m2/s负号——表示扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的。当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处物质A的扩散通量与该位置上A的浓度梯度成正比，即：菲克（Fick

5、）定律同理：对气体常用分压梯度表示：式中pA——物质A组分分压，PaT——气体温度，KR——气体常数，8.314J/（kmol·K）负号——表示扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的。假定：pA1>pA2pB1

6、位面积的A物质的量，称为A的传递速率，以NA表示。对于等分子反向扩散JA=-JB对于单纯的等摩尔逆向扩散，物质A的传递速率应等于A的扩散通量。注意：在上述条件下，扩散为稳定过程，NA为常数；pA—z呈线性关系。上式分离变量并积分，积分条件为：z1=0，pA=pA1；z2=z，pA=pA2PpA1pB1z1PpB2pA2z2在气体吸收中溶质A溶解于溶剂中，惰性气体B不溶解于溶剂中，则液相中不存在组分B，此过程为组分A通过另一“静止”组分B的单向扩散。整体移动→NM（3）单向扩散p总压p界面pB2气相主体液相N

7、BMNAMJBJA0pA2pB1pA1zNM=NAM+NBM整体移动中A和B的传递速率与各自在混合气体中的分压成正比。式中NAM、NBM——分别为总体流动中组分A和B的传递速率，mol/m2spA、pB——分别为组分A和B在气相主体中的分压，Pa组分A从气相主体到界面的传递速率为分子A扩散通量与总体流动中组分A的传递速率之和，即JA=-JB组分B因不溶于吸收剂而在气相主体与相界面间作等量来回运动，其净传质速率应为零，即（2）（1）将上式分离变量并积分综合（1）、（2）两式：对公式进行变换令pA1-pA2=p

8、B2-pB1P=pA1+pB1=pA2+pB2等分子反向扩散比较上两式可以发现：单向扩散时的传质速率比等分子反向扩散时多了一个因子（P/pBM），称为“漂流因子”。显然P/pBM>1，漂流因子的大小直接反映了整体移动在传质中所占分量的大小，即漂流因子体现了整体移动对传质速率的影响。单向扩散的传质速率在液相中以单向扩散多见，仿气相中的扩散速率关系，则有连续等价离子交换和理想溶液精馏时的扩散过程属于等分子反向扩散模型