吸收过程中的质量传递质量传递在具有浓度差的混合.ppt

吸收过程中的质量传递质量传递在具有浓度差的混合 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望7.2.2 组分运动速度及传质通量组分运动速度及传质通量(1)流体中组分的速度流体中组分的速度a）组分的绝对速度组分的绝对速度 ui i 组分通过空间某一静止平面的速度。b）物系的平均速度物系的平均速度 uu-混合体系的平均速度，m/s；c0-混合物的表观物质的量浓度，kmol/m3；N-单位面积上混合物系的摩尔流量，kmol/(m2s)。由于：所以：c）组分的扩散速度）组分的扩散速度 uki扩散是由于自身的浓度差引起的质量传递。uki移动平面静止平面ui u 组分运动速度分析 通过空间某一静止平面的传质通量：通过空间某一静止平面的传质通量：（2）组分的传质通量）组分的传质通量 混合物系中某组分在单位时间内通过空间某一平面单位 面积上的质量或物质的量。扩散通量扩散通量Ji：通过以平均速度移动的平面的传质通量。通过以平均速度移动的平面的传质通量。在工程上，以组分通过空间某固定平面计算传质通量。在工程上，以组分通过空间某固定平面计算传质通量。又因为：所以：总体流动造成的质量通量。移动平面静止平面NiN(ci/c0)Ji 组分传质通量表达7.2.3 分子扩散分子扩散 分子随机热运动引起的质量传质过程，只要有组分的浓度差存在，就存在分子扩散，当过程进行到组分的浓度差消失时，宏观的传质通量为零，但微观的分子热运动仍在进行，只是组分的扩散和反向扩散的速率相当，系统处于动态平衡状态动态平衡状态。分子扩散通量可用费克定律描述。（1 1）费克定律）费克定律 表明：分子表明：分子扩散速率正比于浓度梯度，方向沿浓度降低的方向。即：12（2 2）双组分等分子反向扩散）双组分等分子反向扩散系统内各处总浓度相等，温度恒定不变。发生分子扩散过程。CA1CA2CB1CB2CA1CA2、CB2CB1则有：对于气相：czz1z2JAJBOc0cA1cB2cA2cB1 等分子反向扩散对于该系统：所以：(3)单向扩散单向扩散 A可溶于液相 B完全不溶于液相 液相不挥发气相主体液相主体相界面 单向扩散示意图总体流动总体流动：在压力差的作用下，单相主体向界面移动称为总体 流动，总体流动造成A，B向同一方向移动。组分组分A A在在z z轴方向上总的传质通量为：轴方向上总的传质通量为：组分组分B在在z轴方向上总的传质通量为：轴方向上总的传质通量为：于是：所以：表明：表明：对于有总体流动的稳态分子扩散过程，两组分的分子 扩散通量仍然是数值相等而方向相反。对于单向稳态分子扩散，由于 NB=0，所以 N=NA，令则有：对于气相物系：其中其中 和 称为漂流因子漂流因子，其值大于1 意义：意义：漂流因子反映了总体流动对传质速率的影响，其值愈大 总体流动作用越强。当A很低时，则漂流因子 1，总体流动的影响消失。（4 4）分子扩散系数）分子扩散系数 物质传递性质的度量参数，表达组分扩散难易程度。物理意义：物理意义：单位浓度梯度下的扩散通量。影响因素：影响因素：系统的温度、压力和物系的组成。数据来源：数据来源：一般由实验确定、半经验公式计算。液体中的分子扩散系数（液体中的分子扩散系数（10-9 10-10 m2/s）7.2.4 涡流扩散涡流扩散 涡流扩散通量表示方法，借助于费克定律。De涡流扩散系数，不仅和物性有关，而且与流动状况有关。涡流扩散系数，不仅和物性有关，而且与流动状况有关。双组分气体混合物，组分的扩散系数：气体分子扩散系数气体分子扩散系数（10-5 10-4 m2/s）7.2.5 对流传质对流传质对流扩散速率，既有分子扩散又有涡流扩散。（1）流体沿相界面呈层流流动）流体沿相界面呈层流流动质量传递：以分子扩散的方式进行。说明：说明：传质方向上的浓度分布为曲线分布。（2）在湍流流动条件下）在湍流流动条件下 层流内层：以分子扩散的方式进行质量传递；湍流中心：主要以涡流扩散的方式进行；过渡层：两种扩散方式同时存在。（3）对流传质的停滞膜模型及传质速率方程）对流传质的停滞膜模型及传质速率方程 1）停滞膜模型）停滞膜模型 模型要点：模型要点：相界面处存在一层虚拟的停滞膜;膜外为流体流动的湍流区；停滞膜非常薄，膜内无物质累积，为稳态分子扩散；对流传质阻力全部集中于停滞膜内。相界面气相主体 停滞膜模型 基于停滞膜模型，可以利用分子扩散理论描述对流传质问题。2）传质速率方程传质速率方程对于气相对于液相kL：液膜传质系数kG：气膜传质系数则有：令 ky=PkG kx=c0kL式中：ky 以气相mol分数差为推动力的气膜传质系数；kx 以液相mol分数差为推动力的液膜传质系数3)传质系数关联传质系数关联 影响传质系数的因素：利用量纲分析法得：薛伍德准数 雷诺数（流动影响）施密特准数（物性影响）通过实验测定不同设备的经验关联式，如湿壁塔：