化工原理第五章2

1、第第 六六 章章 吸吸 收收第第 三三 节节传质机理与吸收速率传质机理与吸收速率2022-1-22一、吸收一、吸收传质过程传质过程相界面传质相界面传质液相对流传质液相对流传质单相传质过程单相传质过程 在气相或液相中的物质传递在气相或液相中的物质传递分子扩散：分子扩散：流体内部某一组分存在浓度差，因微观的分子热流体内部某一组分存在浓度差，因微观的分子热运动时组分从浓度高处传递到较低处。运动时组分从浓度高处传递到较低处。湍流扩散（涡流扩散）湍流扩散（涡流扩散）：流体流动或搅动时，质点的宏观运：流体流动或搅动时，质点的宏观运动，是组分从浓度高处想低处移动。动，是组分从浓度高处想低处移动。气相对流传质

2、气相对流传质2022-1-22二、分子扩散与费克定律二、分子扩散与费克定律1、分子扩散、分子扩散 推动力：浓度差推动力：浓度差 阻力：扩散距离、分子特性、介质特性、阻力：扩散距离、分子特性、介质特性、P、T、dzdcDJAABA2、费克定律（描述分子扩散现象的基本规律）、费克定律（描述分子扩散现象的基本规律）2022-1-22费克定律与傅里叶定律、牛顿粘性定律相似，与傅里叶定费克定律与傅里叶定律、牛顿粘性定律相似，与傅里叶定律不同之处在于导热过程介质相对静止，而扩散过程分子律不同之处在于导热过程介质相对静止，而扩散过程分子迁移。迁移。理想气体扩散：理想气体扩散：dzdcDJAABAdzdpRT

3、DJAABA由：由：RTdpdcAARTpcAA2022-1-22三、等摩尔反向扩散三、等摩尔反向扩散1、假设：温度，总压均恒定且相同、假设：温度，总压均恒定且相同 连续稳定过程且无主体流动连续稳定过程且无主体流动P、T一定，则任一时间，任一截面一定，则任一时间，任一截面 ，有：，有：BAnnBApppBAJJ2022-1-22dzdpdzdpBABAABDD由由A、B两种气体所构成的混合物中，两种气体所构成的混合物中，A与与B的扩散系数相等。的扩散系数相等。 dzdpRTDJAABAdzdpRTDJBBAB由总压恒定知由总压恒定知2022-1-222、传质速率、传质速率 在任一固定的空间位置

4、上，单位时间通过单位面积的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，称为物质量，称为A的传质速率，以的传质速率，以NA表示。等分子反向扩散表示。等分子反向扩散 过程，有：过程，有：dzdcDJNAAAdzdpRTDA分离变量并进行积分，积分限为：分离变量并进行积分，积分限为： 11 0AAppz22 AAppzz2022-1-22210AAPpAzAdpRTDdzN)(12AAAppRTDzN传质速率为：传质速率为：)(12AAAppzRTDN2022-1-22四、单向扩散四、单向扩散界面附件气体总压略低于气相总体压界面附件气体总压略低于气相总体压力，因此产生总体移动现象力，因此

5、产生总体移动现象达到传质稳定时，即存在等摩尔反向扩散，又存在整体移动达到传质稳定时，即存在等摩尔反向扩散，又存在整体移动：BMBNJAMAANJNBAJJ2022-1-22BABABMAMppxxNNBMBAAAMAANppJNJN组分组分ABMAMMNNNAMAMxNNBMBMxNNABBMJJNdzdpppRTDppJNABABAAA112022-1-22)(ln211212AABBBBAppppppPRTzDN)(21AABmpppPRTzD漂流因子漂流因子2022-1-22五、分子扩散系数五、分子扩散系数分子扩散系数：分子扩散系数：单位浓度梯度下的扩散通量，单位单位浓度梯度下的扩散通量

6、，单位m2/sD D反映了某组分在一定介质（气相或液相）中的扩散能反映了某组分在一定介质（气相或液相）中的扩散能力，是物质特性常数之一，与物系特性、力，是物质特性常数之一，与物系特性、P P、T T有关。有关。dzdcJDAA2022-1-22六、单相内对流传质六、单相内对流传质对流传质包括分子扩散和湍流扩散（涡流扩散）对流传质包括分子扩散和湍流扩散（涡流扩散）2022-1-222022-1-222022-1-222022-1-222022-1-222022-1-222022-1-222022-1-222022-1-223.用摩尔比浓度为总推动力的吸收速率方程式用摩尔比浓度为总推动力的吸收速率

7、方程式适用条件：溶质浓度很低时适用条件：溶质浓度很低时 a）以以 *)(YY 表示总推动力的总吸收速率方程式表示总推动力的总吸收速率方程式据分压定律PypAYYy1YYPpA1*1*YYPpA代入 *)(AAGAppKN)*1*1(YYPYYPKNGA2022-1-22*)(*)1)(1 (YYYYPKNGA令 YGKYYPK*)1)(1 (*)(YYKNYAb）以以 )*(XX表示总推动力的吸收速率方程式表示总推动力的吸收速率方程式 )*(XXKNXAxYYkmkK11YXXmkkK1112022-1-22LGGHkkK111LGLkkHK11即总阻力即总阻力=气膜阻力气膜阻力+液膜阻力液膜阻力 XYYkmkK11YXXmkkK1112022-1-221）溶解度很大时的易溶气体）溶解度很大时的易溶气体, H很大很大 LGGHkkK111GGkK11GGkK即气膜控制气膜控制4.传质速率方程的分析传质速率方程的分析 2）溶解度很小时的难溶气体，）溶解度很小时的难溶气体，LGLkkHK1