化工原理（第五版）5-3吸收过程的传质速率

15.3.1单相传质吸收过程：单相内传质方式：分子扩散、湍（涡）流扩散（1）气相主体相界面（2）A在相界面上溶解气相内传质（3）相界面液相主体液相内传质5.3吸收过程的传质速率2一、分子扩散现象5.3.1.1分子扩散分子扩散：在静止或层流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处。扩散通量：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质量。J3JA——A扩散速率（扩散通量）——A在z上的浓度梯度

DAB——A在B中的扩散系数负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反；二、费克定律总T、p一定扩散沿着浓度降低的方向进行。4理想气体：55.3.1.2单相内一维稳定的分子扩散形式：等摩尔逆向扩散、单向扩散一、等摩尔逆向扩散JAJBTppA2pB2TppA1pB112A：12扩散B：21

扩散6等摩尔逆向扩散：任一截面处两个组分的扩散速率大小相等，方向相反。总p一定

JA=－JB

DAB=DBA=D7传质速率定义：任一固定的空间上，单位时间内通过垂直于传质方向单位面积的物质量。气相：得Nkmol/(m2·s)8液相：讨论：9（2）pA~z呈直线关系ppB1pA1pA2pB2z0zp10（1）总体流动：因Ａ扩散到界面溶解于溶剂中，造成界面与主体的微小压差，使得混合物从气主体向界面处的流动。（2）特点

因分子本身扩散引起的宏观流动。

A和B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔分数。二、单方向扩散(一组分通过另一静止组分的扩散)界面气：A，B液：A+S11

单方向扩散包括分子扩散和总体流动总体流动有利于传质JAJBNANMpA/pNMpB/p总体流动NM12z12（3）传质速率方程1314—静止气膜两侧B的对数平均压力15液相：（4）讨论1）、——漂流因数，无因次16漂流因数意义：其大小反映了总体流动对NA的影响程度；其值为总体流动使NA比较单纯分子扩散增大的倍数。漂流因数的影响因素：

溶质浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大；低浓度时，漂流因数1，总体流动的影响小。172）pA~z呈指数关系ppB1pB2pA1pA2z18三、分子扩散系数D物理意义：单位浓度梯度下的扩散通量，反映某组分在一定介质中的扩散能力。物性常数，m2/s影响因素：A、B、T、P、浓度来源：查手册；半经验公式；测定19（1）气相D的范围：10-5～10-4m2/s（2）液相D的范围：10-10～10-9m2/s205.3.1.3.单相对流传质一、涡流扩散涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部存在组分浓度梯度，依靠质点相

互碰撞和混合，组分从高浓度向低浓度方向传递。涡流扩散速率：涡流扩散系数21注意：De与D不同，不是物性常数；

De与物性、流体流动状态及所处的位置有关。总扩散速率：22TTWtWt热流体冷流体pApAicAicA气相液相TtGLE二、有效膜模型（1）单相内对流传质壁液液气气界面231）层流内层：分子扩散，A的浓度梯度较大2）湍流主体：主要是涡流扩散，A浓度均一化3）过渡区：分子扩散+涡流扩散（2）有效膜模型

单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散。δGδL24（1）气相三、单相对流传质速率方程以气相分压差表示推动力的气相传质分系数25其他形式：相互关系：以气相摩尔分数差得以气相摩尔比差26其他形式：（2）液相以液相摩尔浓度差表示推动力的液相传质分系数以液相摩尔分数差27相互关系：注意：对流传质分系数=f(操作条件、流动状态、物性）以液相摩尔比差285.3.2.1两相对流传质模型三大模型：双膜模型

双膜模型pApAicAicA气相液相GLE溶质渗透模型表面更新模型5.3.2两相对流传质29双膜模型的基本论点（假设）（1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，溶质A以

分子扩散方式通过气膜和液膜。（2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力.

（3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质浓度均一.

双膜模型也称为双膜阻力模型305.3.3.2总传质速率方程（1）用气相组成表示吸收推动力以气相分压差表示推动力的气相总传质系数以气相摩尔分数差31以气相摩尔比差（2）用液相组成表示吸收推动力以液相摩尔浓度差表示推动力的液相总传质系数32以液相摩尔分数差以液相摩尔比差33由双膜理论（3）K与k之间的关系体系服从亨利定律34同理：类似方法得：35定态吸收过程的传质速率方程式：气相液相两相间两相间总传质系数K——

总推动力（相际）——

总阻力膜或分传质系数k——膜内推动力（单相）——膜阻力36传质系数的关系低浓气体吸收时，X、Y关系同x、y375.3.3.3界面上的浓度定态传质一、平衡关系满足亨利定律38二、图解法界面浓度：

I（cAi,pAi

）液膜阻力气膜阻力操作点OI(界面)cA0395.3.3.4传质阻力与传质速率的控制一、传质阻力相间传质总阻力=液相(膜)阻力+气相(膜)阻力注意:传质系数、传质阻力与推动力一一对应。40二、传质速率的控制步骤（1）气膜控制气膜控制：传质阻力主要集中在气相，此吸收过程为气相阻力控制。特点：pApAicAcAiH较大易溶气体

41提高传质速率的措施：提高气体流速；加强气相湍流程度。（2）液膜控制液