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1、吸收過(guò)程涉及兩相間的物質(zhì)傳遞，包括三個(gè)步驟：溶質(zhì)由氣相主體傳遞到兩相界面，即氣相內(nèi)的物質(zhì)傳遞；溶質(zhì)在相界面上的溶解，由氣相轉(zhuǎn)入液相，即界面上發(fā)生的溶解過(guò)程；溶質(zhì)自界面被傳遞至液相主體，即液相內(nèi)的物質(zhì)傳遞。單相內(nèi)物質(zhì)傳遞的機(jī)理分子擴(kuò)散 對(duì)流傳質(zhì)2022/12/18一、分子擴(kuò)散與菲克定律一、分子擴(kuò)散與菲克定律 1、分子擴(kuò)散：、分子擴(kuò)散：一相內(nèi)部有濃度差異的條件下，由于分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而造成的物質(zhì)傳遞現(xiàn)象。AB2菲克定律菲克定律 1）擴(kuò)散通量）擴(kuò)散通量：?jiǎn)挝幻娣e上單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散傳遞的物質(zhì)量，單位：kmol/(m2.s)。2022/12/182）菲克定律）菲克定律 試試分分析析與與傅傅立立葉葉定定律

2、律以以及及牛牛頓頓粘粘性性定定律律的的區(qū)區(qū)別別及及聯(lián)系。聯(lián)系。3）分子擴(kuò)散系數(shù)間的關(guān)系）分子擴(kuò)散系數(shù)間的關(guān)系對(duì)于雙組分物系：2022/12/18根據(jù)菲克定律：由A、B兩種氣體所構(gòu)成的混合物中，A與B的擴(kuò)散系數(shù)相等。2022/12/18二、氣相中的穩(wěn)定分子擴(kuò)散二、氣相中的穩(wěn)定分子擴(kuò)散 1等摩爾反向擴(kuò)散等摩爾反向擴(kuò)散1）等摩爾反向擴(kuò)散）等摩爾反向擴(kuò)散 例如精餾過(guò)程 2022/12/182）傳遞速率）傳遞速率 在任一固定的空間位置上，單位時(shí)間通過(guò)單位面積的A物質(zhì)量，稱為A的傳遞速率，以NA表示。分離變量并進(jìn)行積分，積分限為：2022/12/18傳質(zhì)速率為：2、一組分通過(guò)另一停滯組分的擴(kuò)散、一組分通過(guò)

3、另一停滯組分的擴(kuò)散 1）一組分通過(guò)另一停滯組分的擴(kuò)散）一組分通過(guò)另一停滯組分的擴(kuò)散 2022/12/18例如吸收2）傳遞速率）傳遞速率設(shè)總體流動(dòng)通量為N，其中物質(zhì)A的通量為：2022/12/18總體流動(dòng)中物質(zhì)B向右傳遞的通量為 而即2022/12/18將 和代入 若擴(kuò)散在氣相中進(jìn)行，則：2022/12/18即分離變量后積分2022/12/18漂流因數(shù)，無(wú)因次。反映總體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)速率的 影響。因PpBm，所以漂流因數(shù) 2022/12/18三、擴(kuò)散系數(shù)三、擴(kuò)散系數(shù) 分子擴(kuò)散系數(shù)簡(jiǎn)稱擴(kuò)散系數(shù)，它是物質(zhì)的特性常數(shù)之一。同一物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)隨介質(zhì)的種類、溫度、壓強(qiáng)及濃度的不同而變化。物質(zhì)在不同條件下的擴(kuò)散

4、系數(shù)一般需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。1、物質(zhì)在氣體中的擴(kuò)散系數(shù)、物質(zhì)在氣體中的擴(kuò)散系數(shù) 氣體A在氣體B中（或B在A中）的擴(kuò)散系數(shù)，可按馬克斯韋爾吉利蘭（Maxwell-Gilliland）公式進(jìn)行估算 2022/12/182、物質(zhì)在液體中的擴(kuò)散系數(shù)、物質(zhì)在液體中的擴(kuò)散系數(shù) 物質(zhì)在液體中的散系數(shù)與組分的性質(zhì)、溫度、粘度以及濃度有關(guān)。對(duì)于很稀的非電解溶液，物質(zhì)在液體中的擴(kuò)散系數(shù) 2022/12/18四、對(duì)流傳質(zhì)四、對(duì)流傳質(zhì) 1、渦流擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散 憑籍流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)和旋渦來(lái)傳遞物質(zhì)的現(xiàn)象。擴(kuò)散通量：2、對(duì)流傳質(zhì)、對(duì)流傳質(zhì) 流動(dòng)流體與兩相界面之間的傳質(zhì)1）固定界面）固定界面 氣固兩相或液固兩相間的界面 202

5、2/12/18 2）流動(dòng)界面）流動(dòng)界面氣液兩相和液液兩相間的界面2022/12/18 對(duì)于等摩爾反方向擴(kuò)散 對(duì)于單向擴(kuò)散 2022/12/18五、吸收機(jī)理五、吸收機(jī)理雙膜理論雙膜理論 1、雙膜理論相互接觸的氣液兩相間有一個(gè)穩(wěn)定的界面，界面上沒(méi)有傳質(zhì)阻力，氣液兩相處于平衡狀態(tài)。界面兩側(cè)分別存在著兩層膜，氣膜和液膜。氣相一側(cè)叫氣膜，液相一側(cè)叫液膜，這兩層膜均很薄，膜內(nèi)的流體是滯流流動(dòng)，溶質(zhì)以分子擴(kuò)散的方式進(jìn)行傳質(zhì)。膜外的氣液相主體中，流體流動(dòng)的非常劇烈，溶質(zhì)的濃度很均勻，傳質(zhì)的阻力可以忽略不計(jì)，傳質(zhì)阻力集中在兩層膜內(nèi)。2022/12/182022/12/18六、吸收速率方程式六、吸收速率方程式 吸

6、收速率：?jiǎn)挝幻娣e，單位時(shí)間內(nèi)吸收的溶質(zhì)A的摩爾數(shù)，用NA表示，單位通常用kmol/m2.s。吸收傳質(zhì)速率方程：吸收速率與吸收推動(dòng)力之間關(guān)系的數(shù)學(xué)式 吸收速率=傳質(zhì)系數(shù)推動(dòng)力 1、氣膜吸收速率方程式、氣膜吸收速率方程式 2022/12/18令 氣膜吸收速率方程式氣膜吸收速率方程式氣膜吸收系數(shù)，kmol/(m2.s.kPa)。也可寫(xiě)成：2022/12/18當(dāng)氣相的組成以摩爾分率表示時(shí) 以 表示的氣膜吸收系數(shù)，knoll/(m2.s)。當(dāng)氣相組成以摩爾比濃度表示時(shí) 以 表示推動(dòng)力的氣膜吸收系數(shù)，kmol/(m2.s)。2022/12/182、液膜吸收速率方程式、液膜吸收速率方程式 令 或 液膜吸收速

7、率方程液膜吸收速率方程以 為推動(dòng)力的液膜吸收系數(shù)，m/s；2022/12/18當(dāng)液相的組成以摩爾分率表示時(shí) 以 為推動(dòng)力的液膜吸收系數(shù)，kmol/(m2.s)。當(dāng)液相組成以摩爾比濃度表示時(shí) 以 為推動(dòng)力的液膜吸收系數(shù)，kmol/(m2.s)。2022/12/183、界面濃度、界面濃度當(dāng)已知兩相組成的平衡關(guān)系，如 和上式聯(lián)立便可 求出 2022/12/18pcAIcipi2022/12/184、總吸收系數(shù)及相應(yīng)的吸收速率方程式、總吸收系數(shù)及相應(yīng)的吸收速率方程式1）以氣相組成表示總推動(dòng)力的吸收速率方程式）以氣相組成表示總推動(dòng)力的吸收速率方程式a）以p為推動(dòng)力的吸收速率方程 以 為推動(dòng)力的氣相總吸收

8、系數(shù)，kmol/(m2.s.Pa)與液相主體濃度c成平衡的氣相分壓，Pa。2022/12/18 b）以y為推動(dòng)力的吸收速率方程2）以液相組成表示總推動(dòng)力的吸收速率方程式）以液相組成表示總推動(dòng)力的吸收速率方程式 以y為推動(dòng)力的氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2.s)。a）以c為推動(dòng)力的吸收速率方程 以c為推動(dòng)力的液相總吸收系數(shù)，m/s 2022/12/18b）以x為推動(dòng)力的吸收速率方程 以x為推動(dòng)力的液相總吸收系數(shù)，kmol/(m2.s)3）用摩爾比濃度為總推動(dòng)力的吸收速率方程式）用摩爾比濃度為總推動(dòng)力的吸收速率方程式適用條件：溶質(zhì)濃度很低時(shí) a）以 表示總推動(dòng)力的總吸收速率方程式據(jù)分壓定律202

9、2/12/18代入 令 以 為推動(dòng)力的氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2.s)2022/12/18b）以 表示總推動(dòng)力的吸收速率方程式 以 為推動(dòng)力的液相總吸收系數(shù)，kmol/(m2.s)5、各種吸收系數(shù)之間的關(guān)系、各種吸收系數(shù)之間的關(guān)系1）總系數(shù)與分系數(shù)的關(guān)系）總系數(shù)與分系數(shù)的關(guān)系 2022/12/18由亨利定律：2022/12/18分別為總阻力、氣膜阻力和液膜阻力 即總阻力總阻力=氣膜阻力氣膜阻力+液膜阻力液膜阻力 同理 2022/12/18在溶質(zhì)濃度很低時(shí) 2）總系數(shù)間的關(guān)系）總系數(shù)間的關(guān)系 a）氣相總吸收系數(shù)間的關(guān)系 2022/12/18當(dāng)溶質(zhì)在氣相中的濃度很低時(shí) b）液相總傳質(zhì)系數(shù)間的

10、關(guān)系 c）氣相總吸收系數(shù)與液相總吸收系數(shù)的關(guān)系2022/12/183）各種分系數(shù)間的關(guān)系）各種分系數(shù)間的關(guān)系 6、傳質(zhì)速率方程的分析、傳質(zhì)速率方程的分析 1）溶解度很大時(shí)的易溶氣體）溶解度很大時(shí)的易溶氣體 氣膜控制氣膜控制2022/12/18氣膜控制例：水吸收氨或HCl氣體 液膜控制例：水吸收氧、CO2 2022/12/182）溶解度很小時(shí)的難溶氣體）溶解度很小時(shí)的難溶氣體當(dāng)H很小時(shí)，液膜控制液膜控制 3）對(duì)于溶解度適中的氣體吸收過(guò)程對(duì)于溶解度適中的氣體吸收過(guò)程 氣膜阻力和液膜阻力均不可忽略，要提高過(guò)程速率，必須兼顧氣液兩端阻力的降低。2022/12/18小結(jié)小結(jié)：吸收速率方程吸收速率方程 與

11、膜系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率式與膜系數(shù)相對(duì)應(yīng)的吸收速率式與總系數(shù)對(duì)應(yīng)的速率式與總系數(shù)對(duì)應(yīng)的速率式 用一相主體與界面的濃用一相主體與界面的濃度差表示推動(dòng)力度差表示推動(dòng)力用用一一相相主主體體的的濃濃度度與與其其平平衡衡濃度之差表示推動(dòng)力濃度之差表示推動(dòng)力2022/12/182022/12/182022/12/18精品課件精品課件！2022/12/18精品課件精品課件！2022/12/18注意：注意：吸收系數(shù)的單位吸收系數(shù)的單位：kmol/(m2.s.單位推動(dòng)力)吸收系數(shù)與吸收推動(dòng)力的正確搭配 阻力的表達(dá)形式與推動(dòng)力的表達(dá)形式的對(duì)應(yīng)吸收速率方程的適用條件吸收速率方程的適用條件 各種吸收系數(shù)間的關(guān)系各種吸收系數(shù)間的關(guān)系 氣膜控制與液膜控制的條件氣膜控制與液膜控制的條件 2022/12/18