化工原理 第八章 气体吸收

1、衡 县可近似看成斜率为m的直线（若服从亨利定律，则为 相平衡常数）则 m( xi ? x = yi ? y * i * * i 或 ( y ? yi / m = x* ? xi 返回 西 不同的推动力所对应的不同传质系数和速率方程。 安 表81 传质速率方程的各种形式 交 浓度组成表示法 摩尔分率 物质得量浓度或分压 大 化 N = k (p ? p N = k (y ? y K =C K = k (c ? c 工 = k ( x ? x 传质速率方程 K =P K = k (p ? p 原 = k (y ? y k =C k = k (c ? c 其中 = k ( x ? x k =P k

2、c = Hp , c = Hp 理 1 1 电 K = K = 1 m 1 1 + + k k K m=K k Hk 总传质系数 子 1 K = HK 1 K = K = H 1 课 1 1 + + k k k m k 件 A y i A G x G i x L i L x i * * G L G L y G y * G L x L * x * * G G L L y G y L y x G L y x L G L x G L y x 13 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 14 二、界面浓度的求取 当随浓度变化时，用分传质速率方程式计算更加方 便，界面浓度 xi 与 yi

3、 存在关系有： （1）有双膜模型理论，yi 与 xi 在平衡线上。如果平衡线以 y = f ( x 表示，则 yi = f ( xi 。 （2）可导出 y ? yi k x = x ? xi k y 平衡关系与上式联立可求解界面浓度 xi 与 yi 。在用作图 法求解时，从气、液两相的实际浓度点出发，作斜率为 的一条直线，此直线与平衡线的交点即为所 求的界面浓度（ xi , yi ）。 k x / k y 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 15 三、传质阻力分析 总传质阻力为气相分传质阻力与液相分传质阻力之和。若 1 1 1 m 分传质阻力 k k 中，则总传质阻力 K k

4、 。此时的传质阻 力集中于气相，称为气相阻力控制（亦称气膜控制）。气 相阻力控制的条件是： y y y x （） 或 k k 。此时若描绘于图上，则连接气、液实 际浓度点（x，y）与界面浓度点（ x , y ）的直线ab很 陡。 y kx ky 1 x i i （）溶质在吸收剂中的溶解度很大，即平衡线斜率很 小，相平衡曲线平坦。 返回 西 y b 安 斜率m a y 交 大 y* y b y 化 0 x x x 0 x x x （ b）液 相 阻 力 控 制 (a气 相 阻 力 控 制 工 图 两相中的吸收传质阻力示意图 原 理 同时由图(a可知，在气相阻力控制条件下，以气相摩 电 尔分率差表

5、示的分传质推动力 ( y ? y接近于总推动力 ( y ?， y 子 总推动力主要用于克服气相阻力。 课 件 y i a i * i * * i * i 16 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 17 = L xb dy K x a xa ( x* ? x A 若选用气、液相摩尔分率差作为分传质推动力来计算传质速率 N ，同 理可得 h= G yb dy k y a ya ( y ? yi , h= L xb dx k x a xa ( x ? xi 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 28 二、传质单元数与传质单元高度 令 N OG = yb ya dy

6、( y ? y* H OG = G Kya 则以气相摩尔分率差为总传质推动力的填料层高度计算式可写成： h = N OG ? H OG 若将传质单元的概念应用于以业相摩尔分率差作为总船只推动力的 情形，则可得 h = NOL ? H OL 式中， H OL L = Kxa N OL = xb xa dx ( x* ? x 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 29 相应的传质单元数及传质单元高度表示如下表。 表82 传质单元高度与传质单元数 填 料层 高度 计算 式 传质单元高度 传质单元数 相互关系 h = H OG NOG h = H OL NOL 气相总传质单元高度 气相

7、总传质单元数 N OG = yb ya H OG = G K ya dy y ? y* 由式（818）、（8 21）可得 H OG = H G + mG HL L L HG mG 液相总传质单元高度 L H OL = Kxa 气相传质单元高度 液相总传质单元数 xb dx N OL = * xa x ? x 气相传质单元数 NG = yb ya h = H G NG h = H L NL H OL = H L + HG = G kya dy y ? yi 液相传质单元高度 L HL = kx a 液相传质单元数 xb dx NL = xa x ? x i H OG = mG H0L L 返回

8、西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 30 三、传质单元数的计算 （）对数平均推动力法 在吸收操作所涉及的组成范围内，若相平衡关系可用直线方程表示，即 相平衡关系服从亨利定律；或在操作组成范围内平衡关系为直线，此时 传质推动力 ?y = ( y ? y 和 ?x = ( x ? x 分别随和x呈线性变化，推动力?y 或 ?x 相 对于x或y的变化率均为常数，从而 * * N OG = yb ya yb dy y ? ya dy = = b y ? y* ya ?y ?yb ? ?ya yb ya y ? ya d ( ?y = b ?yb ? ?ya ?y ?y ln b ?y a 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 31 ya G y La xa y yb M x ya A ?ya yb G （ a） xb L 0 xa (b xb x y y* x* x B ?yb 图 8 12 对 数 平 均 推 动 力 法 求 传 质 单 元 数 示 意 图 令 ym = yb ? ? ya ? yb ln ? ya ym 称为气相对数平均传质推动力 返回 西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 3