(完整版)5.4相际对流传质及总传质速率方程

1、5.4. 5.4. 相际对流传质及总传质速率方程相际对流传质及总传质速率方程5 5.4.1. .4.1. 两相对流传质模型两相对流传质模型5.4.2. 5.4.2. 吸收过程总传质速率方程吸收过程总传质速率方程5.4.3. 5.4.3. 传质阻力与传质速率的控制传质阻力与传质速率的控制5 5.4.1. .4.1. 两相对流传质模型两相对流传质模型相际对流传质三大模型：双膜模型相际对流传质三大模型：双膜模型 溶质渗透模型溶质渗透模型 表面更新模型表面更新模型1双膜模型双膜模型papaicaica气相气相液相液相gle2 2双膜模型的基本论点（假设）双膜模型的基本论点（假设） （1）气液两相存在一

2、个）气液两相存在一个稳定的相界面稳定的相界面，界面两侧存，界面两侧存 在稳定的在稳定的气膜和液膜气膜和液膜。膜内为。膜内为层流层流，a以以分子扩分子扩 散散方式通过气膜和液膜。方式通过气膜和液膜。（2）相界面相界面处两相达平衡，处两相达平衡，无扩散阻力无扩散阻力。 （3）有效）有效膜以外膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以主体中，充分湍动，溶质主要以 涡流扩散涡流扩散的形式传质。的形式传质。 双膜模型也称为双膜模型也称为双膜阻力双膜阻力模型模型 5.4.2. 5.4.2. 吸收过程总传质速率方程吸收过程总传质速率方程1. 气相总传质速率方程气相总传质速率方程 )(*aagappkn )(*ayy

3、kny gk以气相分压差表示推动力的气相总传质以气相分压差表示推动力的气相总传质 系数，系数，kmol/（m2skpa）；）； yk以气相摩尔分率差表示推动力的气相以气相摩尔分率差表示推动力的气相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；)(*ayykny yk以气相摩尔比差表示推动力的气相以气相摩尔比差表示推动力的气相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；2. 液相总传质速率方程液相总传质速率方程 )(a*alacckn )(*axxknx lk 以液相浓度差表示推动力的液相总传以液相浓度差表示推动力的液相总传 质系数，质系数，kmol/m2skmol/m3）；）；

4、xk以液相摩尔分率差表示推动力的液相以液相摩尔分率差表示推动力的液相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）； )(*axxknx xk以液相摩尔比差表示推动力的液相以液相摩尔比差表示推动力的液相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）； glg111khkk gll11khkk lghkk xyykmkk 11yxxmkkk111 xykmk 根据双膜理论根据双膜理论 3. 3. 总传质系数与单相传质分系数之间的关系总传质系数与单相传质分系数之间的关系系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线 4. 4. 总传质系数之间的关系总传

5、质系数之间的关系 ykpk gxkck lxyykmkk 11yxxmkkk111 xykmk ykpk gxkck l5.4.3. 5.4.3. 传质阻力与传质速率的控制传质阻力与传质速率的控制1传质阻力传质阻力glg1 1 1khkk gll 1 1khkk 1 1yxykkmk yxxmkkk1 1 1 相间传质总阻力相间传质总阻力 = 液相液相(膜膜)阻力阻力 +气相气相(膜膜)阻力阻力注意注意:传质系数、传质阻力传质系数、传质阻力 与推动力一一对应。与推动力一一对应。 1 1yxykkmk yxxmkkk1 1 1 2传质速率的控制步骤传质速率的控制步骤（1 1）气膜控制）气膜控制气

6、膜控制气膜控制：传质阻力主要集中在气相，此吸收过程传质阻力主要集中在气相，此吸收过程 为气相阻力控制（气膜控制）。为气相阻力控制（气膜控制）。 g1kg1kh 较大易溶气体较大易溶气体 气膜控制的特点：气膜控制的特点：aia*aapppp .paipaicacai*ac*ap)(*aappknga 提高传质速率的措施：提高气体流速；提高传质速率的措施：提高气体流速； 加强气相湍流程度。加强气相湍流程度。 （2 2）液膜控制）液膜控制液膜控制液膜控制：传质阻力主要集中在液相，此吸收过程传质阻力主要集中在液相，此吸收过程 为液相阻力控制（液膜控制）为液相阻力控制（液膜控制） 液膜控制的特点：液膜控

7、制的特点：ll11kk h较小难溶气体较小难溶气体 aaia*acccc .apaip*apacaic*ac)(a*alacckn 提高传质速率的措施：提高液体流速；提高传质速率的措施：提高液体流速； 加强液相湍流程度。加强液相湍流程度。 yykk1 1 同理：同理：气膜控制：气膜控制：xxkk1 1 液膜控制：液膜控制：iyyyy *m小易溶气体小易溶气体)(*yyknya m大难溶气体大难溶气体xxxxi *)(*xxknxa 例例 在总压在总压100kpa、温度、温度30时，用清水吸收混合气体时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数中的氨，气相传质系数3.8410-6 kmol/（m2

8、skpa），），液相传质系数液相传质系数1.8310-4 m/s，假设此操作条件下的平，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为其气相平衡分压为6.7kpa。求当塔内某截面上气、液。求当塔内某截面上气、液组成分别为组成分别为y=0.05，x=0.01时时（1）以（以（ ）表示的传质总推动力及相应的传质速率、）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；总传质系数；（2）分析该过程的控制因素。分析该过程的控制因素。*aapp 解：（解：（1） kpa13405. 07 . 6*a xpe34. 1100

9、134 pem4146. 0181341000ss emh 以（以（ ）表示的）表示的*aapp =1000.05-1340.01=3.66kpa *aapp glg111khkk 25379724061713180 641086. 311083. 14146. 01 )kpaskmol/(m1094. 326g k)(*aagappkn =3.9410-63.66=1.4410-5 kmol/（m2s） （2）与（）与（ ）表示的传质总推动力相应的）表示的传质总推动力相应的 传质阻力为传质阻力为253797（m2skpa）/ kmol *aapp 其中气相阻力为其中气相阻力为 m2skpa/ kmol；1318