化工原理-吸收过程的传质速率ppt课件.ppt

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1、采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物第三节第三节 吸收过程的传质速率吸收过程的传质速率吸收过程：吸收过程：（1 1）由气相主体到相界面气相一侧；）由气相主体到相界面气相一侧；（2 2）在相界面上溶解，从相界面气相）在相界面上溶解，从相界面气相 一侧进入液相一侧；一侧进入液相一侧；（3 3）从）从液液相一侧界面到液相主体。相一侧界面到液相主体。属于相际传质过程气相主体气相主体气相主体气相主体相界面相界面采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证

2、切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物一、分子扩散与菲克定律一、分子扩散与菲克定律分子扩散：分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓在静止或滞流流体内部，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，这种现象称为分子扩散。传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。AB扩散速率（扩散速率（rate of diffusion）：）：单位时间通过单位面积扩散的物质量，单位时间通过单位面积扩散的物质量，J J 表示，表示，kmol/(mkmol/(m2 2s)s)。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件

3、，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物费克（费克（FickFick）定律：）定律： zcDJddAABA 组分A沿扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m4）； JA 组分A扩散速率， kmol/（m2s）； zcddA DAB 分子扩散系数（molecular diffusivity）， 或简称扩散系数，m2/s。 负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着 浓度降低的方向进行；浓度降低的方向进行；下标下标ABAB表示组分表示组分A A在组分在组分B B中扩散。中扩散。采用PP管及配件：根据给水设计图配置

4、好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物理想气体：理想气体：RTpcAARTpdcAAdzpRTDJddAABA式中 pA 气体混合物中组分A的分压力，kPa； T 热力学温度，K； R 摩尔气体常数，8.314kJ/（kmolK）.采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物分子扩散两种形式：分子扩散两种形式：双组分等摩尔相互扩散，双组分等摩尔相互扩散，或或称等摩尔逆向称等摩尔逆向 扩散扩散(equimolar counter diffusion

5、)。单向扩散单向扩散(unidirectional diffusion)，或称，或称 组分组分A通过组分通过组分B的扩散的扩散(diffusion of A through stagnent B）。）。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物二、等摩尔逆向扩散二、等摩尔逆向扩散JAJBT PpA2pB2T PpA1pB112pA1pB1pB2pA2PZ1Z2Z21A2A1BBpppp均相同两个容器的温度和总压采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以

6、保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物等摩尔逆向扩散：等摩尔逆向扩散：A A、B B两个组分相互扩散的物质量两个组分相互扩散的物质量n nA A、n nB B相等，此相等，此时两组分的扩散速度相等，但方向相反。时两组分的扩散速度相等，但方向相反。ZpRTDJddAABAZpRTDJddBBAB常数BpppA总压一定 0ddddddBAZpZpZp 因为：JA=JB 所以：DAB=DBA=D )()(2121BAAAAccZDppRTZDJ采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物1.总体流动：因溶质扩

7、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： 因分子本身扩散引起的宏观流动。 A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔分率。三、单向扩散三、单向扩散BABMAMppNNNAM、NBM整体移动中组分A、B的传递速率，kmol/(m2s)；pA、pB组分A、B的分压力，kPa。A A扩散扩散 J JA AB B扩散扩散 J JB B整体移动中整体移动中B B的传递的传递N NBMBM整体移动中整体移动中A A的传递的传递N NAMAMp总压总压p ppB1pA1pA2pB2pBpA气相主气相主体体0 0Z ZZ Z图图 单向扩散单向扩散界界面

8、面采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物)(lnlnln21A121221A22111212A0A21AABmBBBBAABABABBAAppAAzppppRTZDNppppppRTZDpNpppppppRTZDpppppRTZDpNppdpRTDpdZNAA或气相侧：气相侧：采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物B1B2B1B2Bmlnccccc)(,A2A1BmAcczcDcNRTpcRTpcRTpc

9、nRTPVBmBmAA液相侧：液相侧：采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物漂流因数意义：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，其值为总体流动的传质速率较单纯分子扩散速率的倍数。为总体流动的传质速率较单纯分子扩散速率的倍数。 1Bmpp漂流因数的影响因素：漂流因数的影响因素： A A浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。A A低浓度时，漂流因数近似等于低浓度时，漂流因数近似等于1 1，总体流动的影

10、响小。，总体流动的影响小。 Bmpp漂流因子或移动因子漂流因子或移动因子(drift factor)(drift factor)采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物四、分子扩散系数四、分子扩散系数扩散系数的意义：扩散系数的意义：反映某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常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，单位：数之一，单位：m m2 2/s/s。D D的来源：的来源：查手册；半经验公式；测定查手册；半经验公式；测定 D D的影响因素：的影响因素：介质种类、温度、压力、浓度介质

11、种类、温度、压力、浓度D pDTpTDpTfD )(5 . 1，D DTTDTfD )( ，气相：液相：采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物五、相际传质的双膜理论五、相际传质的双膜理论相际对流传质三大模型：相际对流传质三大模型：双膜模型、溶质渗透模型、表面更新模型。双膜模型、溶质渗透模型、表面更新模型。（一）双膜模型（一）双膜模型pAcA气相液相GLPAiCAi（1 1）气液两相存在一个）气液两相存在一个稳定的相界稳定的相界面面，界面两侧存在稳定的，界面两侧存在稳定的气膜和液气膜和液膜膜。膜内为。

12、膜内为层流层流，A A以以分子扩散分子扩散方式方式通过气膜和液膜。通过气膜和液膜。（2 2）相界面相界面处两相达平衡，处两相达平衡，无扩散无扩散阻力阻力。（3 3）有效）有效膜以外膜以外主体中，充分湍动，主体中，充分湍动，溶质主要以溶质主要以涡流扩散涡流扩散的形式传质。的形式传质。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物1.1.气相传质速率方程气相传质速率方程)()()(YAyAAGAiiiYYkNyykNppkN传质速率气膜传质系数传质速率气膜传质系数（气相主体的参数（气相主体的参数- -界面处的

13、参数）界面处的参数） 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物2.2.液相传质速率方程液相传质速率方程)()()(XAxALAXXkNxxkNcckNiiAi传质速率液膜传质系数传质速率液膜传质系数（界面处的参数液相主体的参数）（界面处的参数液相主体的参数） 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物六、总传质速率方程六、总传质速率方程（一）总传质速率方程（一）总传质速率方程1.1.以（以（Y-YY-Y* *）

14、为推动力的总传质速率方程）为推动力的总传质速率方程mYXmYXii*,)(XAXXkNiX*XA1/1kmYmYkXXNiiX*AkmYYNi采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物YkYiYN1AX*AkmYYNi在稳态传质过程中，溶在稳态传质过程中，溶质通过气相与通过液相质通过气相与通过液相的传质速率相等。的传质速率相等。)(*AYYKNY 传质总阻力传质总阻力总传质速率方程总传质速率方程YkkmYYN1X*A推动力推动力采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管

15、材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物YYkkmK11X相间传质总阻力气膜阻力相间传质总阻力气膜阻力+液膜阻力液膜阻力K KY Y气相总传质系数，气相总传质系数，kmol/(mkmol/(m2 2s)s)采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物2.2.以（以（ X X* *-X-X）为推动力的总传质速率方程）为推动力的总传质速率方程mXYmXYii*,)(YAiYYkNY*YA1)(1kXXmkYYNiiY*A1mkXXNi采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件

16、在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物在稳态传质过程中，溶在稳态传质过程中，溶质通过气相与通过液相质通过气相与通过液相的传质速率相等。的传质速率相等。)(*AXXKNX传质总阻力传质总阻力总传质速率方程总传质速率方程Y*A1mkXXNi)(XAXXkNiYmkkXXN11X*A推动力推动力采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物YXmkkK111X相间传质总阻力气膜阻力相间传质总阻力气膜阻力+液膜阻力液膜阻力K KX X液相总传质系数，液相总传质系数，kmol/(

17、mkmol/(m2 2s)s)采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物（二）气膜控制与液膜控制（二）气膜控制与液膜控制（1 1）溶质的溶解度很大）溶质的溶解度很大YYkkmK11X溶质的溶解度溶质的溶解度很大，很大，m m很小很小YYkK11传质阻力集中于气膜中，称为传质阻力集中于气膜中，称为气膜阻力控制气膜阻力控制或或气膜控制气膜控制(gas-film control)(gas-film control)采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保

18、证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Y YI IY Yi iX XX Xi iY Y* *O OX X* *气相气相总推总推动力动力气膜气膜推动推动力力(a)(a)气膜控制气膜控制（易溶气体属于气膜控制）（易溶气体属于气膜控制）提高传质速率的措施：提高传质速率的措施：1.1.提高气体流速；提高气体流速； 2.2.加强气相湍流程度。加强气相湍流程度。 采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物（2 2）溶质的溶解度很小）溶质的溶解度很小溶质的溶解度溶质的溶解度很小，很小，m m很大很大XXkK传质阻力集

19、中于液膜中，称为传质阻力集中于液膜中，称为液膜阻力控制液膜阻力控制或或液膜控制液膜控制(liquid-film control)(liquid-film control)YXmkkK111X采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Y YI IY Yi iX XX Xi iY Y* *O OX X* *液膜推动力液膜推动力液相总推动力液相总推动力(b)(b)液膜控制液膜控制（难溶气体属于液膜控制）（难溶气体属于液膜控制）提高传质速率的措施：提高传质速率的措施：1.1.提高液体流速；提高液体流速；2.2.加强液相湍流程度。加强液相湍流程度。