3吸收速率方程式ppt课件

2 2 7吸收速率方程式 反映吸收过程进行快慢程度以吸收速率来表示 它是指单位时间内 通过单位传质面积吸收的溶质的量 通过吸收速率可确定完成指定的吸收任务所需设备的尺寸及混和气体通过指定设备所能达到的吸收程度 描述吸收速率与吸收推动力之间关系的数学表达式即为吸收速率方程式 由于推动力的形式不同 可写出不同的吸收速率方程式 1 气膜吸收速率方程式 1 用 pG pi 表示气膜推动力的膜吸收速率方程式据双膜模型 溶质以分子扩散方式通过气相一侧停滞膜时的传质速率为 上式中 停滞膜厚度zG难以确定 但一定的物系及一定的操作条件规定了T P D 一定的流动状况及传质条件规定了zG的值 故 kG 气膜吸收系数 kmol m2 s kPa 1 kG 气膜阻力 m2 s kPa kmol 此阻力的表达形式是与气膜推动力 pG pi 相对应的 2 以 y yi 为气膜推动力的膜吸收速率方程式 当气相的组成以摩尔分率表示时 相应的气膜吸收速率方程式为 ky 气膜吸收系数 kmol m2 s 1 ky 气膜阻力 m2 s kmol 此阻力的表达形式是与气膜推动力 y yi 相对应的 2 液膜吸收速率方程式 1 用 ci cL 表示液膜推动力的膜吸收速率方程式据双膜模型 溶质以分子扩散方式通过液相一侧停滞膜时的传质速率为 2 以 xi x 为液膜推动力的膜吸收速率方程式 当液相的组成以摩尔分率表示时 相应的液膜吸收速率方程式为 kx 液膜吸收系数 kmol m2 s 1 kx 气膜阻力 m2 s kmol 此阻力的表达形式是与气膜推动力 xi x 相对应的 3 界面组成 1 一般情况定态传质 pi ci 2 平衡关系满足亨利定律 pi ci I pi ci 3 图解 2 3 2总吸收速率方程式 为了避开难以测定的界面组成 可采用两相主体组成的某种差值来表示总推动力而写出吸收速率方程式 称为总吸收速率方程式 这种吸收速率方程式中的吸收系数 称为总吸收系数 用K表示 总吸收系数的倒数即为总阻力 总阻力应当是两膜阻力的代数和 总推动力是两相主体组成的某种差值 因气 液相组成表示法相同 二者不能直接相减 即使表示法相同 差值也不能代表过程的总推动力 吸收过程能自动进行 是由于两相主体组成未达到平衡 一旦任何一相主体组成与另一相主体组成达到平衡 推动力便为0 因此 吸收过程的总推动力采用任何一相的主体组成与其平衡组成的差值表示 1 以 pG pe 表示总推动力的总吸收速率方程式 说明 KG 总吸收系数 kmol m2 s kPa 1 KG 总阻力 m2 s kPa kmol 此阻力的表达形式是与总推动力 pG pe 相对应的 且由气膜阻力1 kG与液膜阻力1 HkL 组成 气膜控制 表明易溶气体吸收时 传质总阻力的绝大部分集中气膜中 气膜阻力控制着整个吸收过程的速率 传质总推动力的绝大部分集中在气膜中 吸收总推动力的绝大部分用于克服气膜阻力 这种情况称为气膜控制 对于气膜控制的吸收过程 要提高吸收速率 在选择设备型式及确定操作条件时应注意主要减小气膜阻力 2 以 ce cL 表示总推动力的总吸收速率方程式 说明 KL 总吸收系数 m s 1 KL 总阻力 s m 此阻力的表达形式是与总推动力 ce cL 相对应的 且由气膜阻力H kG与液膜阻力1 kL组成 液膜控制 表明难溶气体吸收时 传质总阻力的绝大部分集中液膜中 液膜阻力控制着整个吸收过程的速率 传质总推动力的绝大部分集中在液膜中 吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力 这种情况称为液膜控制 对于液膜控制的吸收过程 要提高吸收速率 在选择设备型式及确定操作条件时应注意主要减小液膜阻力 例题 例 110kPa下操作的氨吸收塔 某截面上 含氨0 03摩尔分率的气体与氨浓度为1kmol m3的氨水接触 已知气膜传质系数kG 5 10 6kmol m2 s kPa 液膜传质系数kL 1 5 10 4m s 氨水的平衡关系可用亨利定律表示 H 0 73kmol m3 kPa 试计算 1 气液相界面上的两相组成 2 以分压差和体积摩尔浓度差表示的总推动力 总传质系数 传质速率 3 该吸收过程的控制因素 4 气 液膜系数分别增加10 时 总阻力的变化情况 解 3 以 y ye 表示总推动力的总吸收速率方程式 4 以 xe x 表示总推动力的总吸收速率方程式 5 以 Y Y 表示总推动力的总吸收速率方程式 6 以 X X 表示总推动力的总吸收速率方程式 2 3 3吸收速率方程及吸收系数小结 1 推动力涉及范围及组成表示方法不同 吸收速率方程有多种形式 归纳为两类 与膜系数相对应的速率式 采用一相主体组成与界面处组成之差表示推动力 与总系数相对应的速率式 采用任一相主体组成与其相平衡浓度之差表示推动力 2 吸收系数应与推动力表示方法及其单位相一致 如 3 因为塔内不同横截面上气液相组成各不相同 因此吸收速率也不同 故吸收速率方程适用于塔内某一截面上稳态吸收的过程 不能直接用来描述全塔的吸收速率 4 总吸收速率方程适用于全部组成范围内平衡关系符合亨利定律的溶