化工原理B复习资料-吸收.docVIP

第六部分 吸收 利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的单元操作称为吸收。 一、描述两组分混合物基本物理量 1、用物质的量或质量的表示 摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数占混合物总摩尔数的分率。 摩尔比：混合物中某组分的摩尔数与惰性组分摩尔数之比。 气相： 液相： 摩尔浓度：单位体积混合物中某组分的摩尔数。 质量分率：在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。 质量比：混合物中某组分A的质量与惰性组分B（不参加传质的组分）的质量之比。 质量浓度：单位体积混合物中某组分的质量。 偶尔会给质量方面的已知条件，根据定义去推导出所用的摩尔比 溶解度 定义：平衡状态下气相中溶质分压称为平衡分压或饱和分压，液相中的溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度––––––溶解度。 气体在液体中的饱和浓度表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。 影响因素：在总压不大的情况下，溶解度只与温度和物质气相分压有关。注意定义，溶解度是用于解释物质平衡状态的物理量。 分析总结：吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。 温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。 对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。 加压和降温对吸收操作有利。 亨利定律引入下的气液相物理量平衡关系 总的来说，亨利定律表征的是平衡状态下，某一组分气相分压（P*）与液相该组分组成的关系。 1、当气相组成用P*表示，由于液相组成的表达形式可以为X摩尔分率、c摩尔浓度，有P*=Ex,P*=c/H 注意E、H的意义单位 E—亨利常数，单位与压强单位一致。温度T上升，E值增大；在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。 H—溶解度系数 ，单位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。 H是温度的函数，H值随温度升高而减小。H值越大，气体越易溶。 （H、E的关系偶尔需要用定义推导一下，这个很简单） 2、当气相组成用y*表示，表达形式可以为y*=mx m——相平衡常数 ，是温度和压强的函数。 温度升高、总压下降则m值变大， m值越大，表明气体的溶解度越小。 3、当气相组成用摩尔比Y*表示，液相组成用X*表示时，根据定义可以推导出通常我们认为x约为0，用来描述该关系 4、课件例题（最基本的亨利定律应用） 在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为：0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa，在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系数E，溶解度系数H，及相平衡常数m。（氨水密度可取为1000kg/m3） 分析思路——给出的是质量关系，要推出应用于公式所用x摩尔分率、c摩尔浓度、Y*、X*这些物理量，然后根据上面的公式推出各系数 只给答案，过程不会看课件：E，m=0.75，H= 注意单位 5、以气液平衡关系进行吸收分析 吸收方向——当气相中溶质的的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质从气相向液相转移，发生吸收过程；反之当气相中溶质的的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质从液相向气相转移，发生脱吸（解吸）过程。 课件例题——在101.3kPa，20℃下,稀氨水的气液相平衡关系为 ：，若含氨0.094摩尔分数的混合气和组成 的氨水接触,确定过程的方向。 很明显，如果气相摩尔分数y=0.094,那么对应的液相摩尔分率为0.094/0.94，x=0.1,所以只有当吸收剂氨的摩尔分率小于0、1时发生吸收，是小于0.1的，因此该过程是吸收（也可以根据x=0.05计算y来判断） 计算过程的推动力 以气相组成差表示的吸收推动力； 以液相组成差表示的吸收推动力。 引申，所谓平均推动力即是Y1变化到Y2全过程推动力的对数平均值，也就是Y1-Y*和Y2-Y*的对数平均值 计算过程极限 所谓过程的极限是指两相充分接触后，各相组成变化的最大可能性。 三、传质理论 1、 传质的理论基础——关于扩散 分子扩散–––凭借流体分子无规则热运动传递物质的现象。 关于扩散现象的描述是菲克定律，表征单位时间单位面积的扩散物质量与物质扩散方向浓度（压强等）的变化间关系 推动力为浓度差，由菲克定律描述：JA= – DAB(dCA)/(dz) JA––扩散通量，kmol/(m2·s) DAB––扩散系数 2、 传质模型及模型下的传质速率分析 (1)传质模型——在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论和表面更新理论。（要知道我们计算用的模型是双模理论） (2) 双模理论 双模理论假设基础 相互接触的气液两相间有一个稳定的界面，界面上没有传质阻力，气液两相处于平衡状态。 界面两侧分别存在