1 传质学基础(讲稿).docVIP

PAGE PAGE 11 吸 收 Absorption 吸收与精馏一样同属于质量传递（即体系分离前后组成回发生变化），吸收(absorption)是依据不同组分在溶剂中溶解度不同，让混合气体与适当的液体溶剂相接触，使气体中的一个或几个组分溶解于溶剂中形成溶液，难以溶解的组分保留在气相中,从而达到混合气体初步分离的操作。 本章首先介绍传质学的基础知识，通过三传的对比分析，突出质量传递与动量传递、能量传递在研究方法上的可类比性；最终达到在工程实践中合理地设计及在实际操作中进行调节与控制。 第一节 传质学基础 1.1 混合物组成的表示方法 混合物组成表示法 质量分率a(w) mA/ m 无因次 摩尔分率x nA/n 无因次 体积分率xv VA/V 无因次 摩尔浓度cA nA/V mol/m3 质量浓度cA mA/ V kg/m3 摩尔比X(Y) nA/nB 无因次 混合物组成换算关系 a~x xv~x 思考：a~ xv的关系 例1 已知乙醇的浓度cA为546kg/m3，求乙醇在水溶液中的质量分数、摩尔分数和摩尔比及溶液密度。已知纯乙醇、水的密度为780kg/m3和1000 kg/m3。 解：取1 m3 则乙醇含量为546 kg， 乙醇体积为546/780=0.700m3， 乙醇摩尔数为546/46=11.87kmol 水的体积为0.300 m3，水的质量为0.30×1000=300 kg，水的摩尔数为300/18=16.67kmol 乙醇的质量分数a=546/(546+300)=0.645； 乙醇的摩尔分数x=11.87/(11.87+16.67)=0.410； 乙醇的摩尔比 X=11.87/16.67=0.712； 该乙醇溶液密度ρ=546+300=846 kg/m3 对照热传导和热对流理解 对照热传导和热对流理解 分子扩散：由浓度（或温度）不均引起，依靠微观分子运动产生传质的现象称。 湍流扩散（涡流扩散）：发生在湍流体中依靠质点宏观不规则运动的碰撞混合，而进行传质的现象。湍流时分子扩散依然存在,只是此时湍流扩散效果更为显著。 对流传质：湍流主体与相界面间的传质。 1.2.1 分子扩散与Fick定律 对照牛顿粘性定律和傅立叶定律理解 对照牛顿粘性定律和傅立叶定律理解 费克定律(Fick’s law) 式中JA——A组分在z方向上的扩散通量kmol/m2·s; cA——A组分的摩尔浓度kmol/m3； D——A组分在A、B的混合物中扩散时的扩散系数m2/s，要理解为DAB，是物理性质参数。 “—”——表示散沿着浓度降低方向进行。 对气体 式中pA——Pa；T——K；R——气体常数，等于8314 J/(kmol?K) ； “—”——表示散沿着浓度降低方向进行。 涡流扩散通量 式中De——涡流扩散系数，m2/s， De不是物性常数，它是由流体的动力状况决定的，比D要复杂得多。 1.2.2 1)等摩尔扩散 pA1 JA pA2 p 1 2 p pB1 JB pB2 (a) p p pA1 pA2 pB1 pB2 z1 z2 z (b) 图 等摩尔扩散 图示： pA+ pB=p=常数， 有 ， JA= -JB 传（质）递速率NA： 在任一固定的空间位置垂直于扩散方向的截面上，单位时间内通过单位截面积的A的净物质量，称为A的传递速率，以NA表示。 NA与JA的区别 JA是单位时间内通过单位截面积的组分由分子扩散传递的A物质的量单位都是kmol/m2·s;） 在等摩尔逆向扩散中 扩散为稳定过程，NA应为常数。因而dpA/dz也是常数，故pA~z呈线性关系,如图 (b)所示 。 将上式分离变量， 从而