气体吸收-理论部分.pptVIP

* * Chapter 2 Gas Absorption * * * JA=－JB　　 DAB=DBA=D （2）等分子反向扩散传质速率方程 传质速率定义：任一固定的空间位置上， 单位时间 内通过单位面积的物质量，记作N, kmol/(m2· s) 。 NA= 气相： * * NA= 液相： （3）讨论 1） * * 2）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。 3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。 p pB1 pA1 pA2 pB2 扩散距离z 0 z p * * 1 2 JA JB NMcA/c NMcB/c 总体流动NM NA （1）总体流动：因溶质Ａ扩散 到界面溶解于溶剂中，造成界面与主体的微小压差，使得混合物向界面处的流动。 （2）总体流动的特点： 1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。 2．单向扩散及速率方程 * * （3）单向扩散传质速率方程 1 2 JA JB NMcA/c NMcB/c 总体流动NM NA =0 ——微分式 * * 在气相扩散 ——积分式 * * * * ——积分式 ——积分式 液相： （4）讨论 1）组分A的浓度与扩散距离z为指数关系 2） 、 ——漂流因数，无因次 * * 漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩 散增大的倍数。 漂流因数的影响因素： 浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。 低浓度时，漂流因数近似等于1，总体流动的影响小。 3）单向扩散体现在吸收过程中。 * * 扩散系数 扩散系数的意义：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，是物质特性常数之一；D，m2/s。 D的影响因素：溶质A、惰性组分B、T、P、浓度 D的来源：查手册；半经验公式；实验测定 * * （1）气相中的D 范围：10-5～10-4m2/s 经验公式 （2）液相中的D 范围：10-10～10-9m2/s * * 传质理论--单相对流传质 涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部存在浓度梯度，流体质点便会靠质点的无规则运动，相互碰撞和混合，组分从高浓度向低浓度方向传递，这种现象称为涡流扩散。 * * ——涡流扩散速率，kmol/(m2·s)； ——涡流扩散系数，m2/s。 注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性 常数，其值与流体流动状态及所处的位置有关 。 总扩散通量： * * 传质理论--双膜理论 由W.K.Lewis 和 W.G.Whitman 在上世纪二十年代提出，是最早出现的传质理论。双膜理论的基本论点是： 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为 ?1 和 ?2 ）的流体膜层。溶质以分子扩散方 式通过此两膜层。 (2) 相界面没有传质阻力，即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。 (3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。 气相主体 液相主体 相界面 pi = ci / H p ?1 ?2 pi ci c 气 膜 液 膜 * * 双膜理论 两相相内传质速率可用下面的形式表达为： DG、DL —— 溶质组分在气膜与液膜中的分子扩散系数； P/pBm —— 气相扩散漂流因子； cm/cBm —— 液相扩散漂流因子； ?1、?2 —— 界面两侧气液相等效膜层厚度，待定参数。 双膜理论将两流体相际传质过程简化为经两膜层的稳定分子扩散的串联过程。对吸收过程则为溶质通过气膜和液膜的分子扩散过程。 * * 双膜理论 按双膜理论，传质系数与扩散系数成正比，这与实验所得的关联式地结果相差较大； 由此理论所得的传质系数计算式形式简单，但等效膜层厚度 ?1 和 ?2 以及界面上浓度 pi 和 ci 都难以确定； 双膜理论存在着很大的局限性，例如对具有自由相界面或高度湍动的两流体间的传质体系，相界面是不稳定的，因此界面两侧存在稳定的等效膜层以及物质以分子扩散方式通过此两膜层的假设都难以成立； 该理论提出的双阻力概念，即认为传质阻力集中在相接触的两流体相中，而界面阻力可忽略不计的概念，在传质过程的计算中得到了广泛承认，仍是传质过程及设备设计的依据； 本书后续部分也将以该理论为讨论问题的基础。 * * 二、吸收速率方程式 吸收设备中进行的传质过程为吸收过程，其传质速率即为吸收速率，所对应的传质速率方程即为吸收速率方程。 气体吸收因过程的