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1、化工原理下第二章 吸收第三次课1 1第1页，本讲稿共21页湍流区湍流区湍流区湍流区，气液相在主体气液相在主体气液相在主体气液相在主体 涡流扩散分子扩散涡流扩散分子扩散涡流扩散分子扩散涡流扩散分子扩散 浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度 0 0 0 0过渡区过渡区过渡区过渡区，有涡流扩散有涡流扩散有涡流扩散有涡流扩散 D D D D，DeDeDeDe两者均不可忽略两者均不可忽略两者均不可忽略两者均不可忽略 浓度梯度减小浓度梯度减小浓度梯度减小浓度梯度减小层流区层流区层流区层流区,靠近界面靠近界面靠近界面靠近界面 分子扩散涡流扩散分子扩散涡流扩散分子扩散涡流扩散分子扩散涡流扩散 浓度梯度大浓度梯度大
2、浓度梯度大浓度梯度大2 2第2页，本讲稿共21页n n涡流扩散系数涡流扩散系数涡流扩散系数涡流扩散系数DeDeDeDe规律复杂，难以用式子表达。规律复杂，难以用式子表达。规律复杂，难以用式子表达。规律复杂，难以用式子表达。n n可把可把可把可把涡流扩散阻力涡流扩散阻力涡流扩散阻力涡流扩散阻力当作相当于某个厚度的滞流膜内当作相当于某个厚度的滞流膜内当作相当于某个厚度的滞流膜内当作相当于某个厚度的滞流膜内的的的的分子扩散阻力分子扩散阻力分子扩散阻力分子扩散阻力处理。处理。处理。处理。n n即认为即认为即认为即认为总传质阻力总传质阻力总传质阻力总传质阻力当作当作当作当作厚度为厚度为厚度为厚度为e e
3、 e e的滞流膜的分子扩散阻的滞流膜的分子扩散阻的滞流膜的分子扩散阻的滞流膜的分子扩散阻力力力力，膜外阻力为，膜外阻力为，膜外阻力为，膜外阻力为0 0 0 0，则对流扩散速率可通过距离为，则对流扩散速率可通过距离为，则对流扩散速率可通过距离为，则对流扩散速率可通过距离为e e e e的分子扩散计算。的分子扩散计算。的分子扩散计算。的分子扩散计算。气相扩散速率气相扩散速率液相扩散速率液相扩散速率3 3第3页，本讲稿共21页令令其中，其中，k kg g：气相对流传质系数，：气相对流传质系数，kmolkmolm m-2-2s s-1-1PaPa-1-1;k kl l：液相对流传质系数，：液相对流传质
4、系数，m ms s-1-1。气液相对流传质速率方程：气液相对流传质速率方程：4 4第4页，本讲稿共21页吸收过程吸收过程吸收过程吸收过程-相际间传质：气相主体相际间传质：气相主体相际间传质：气相主体相际间传质：气相主体-相界面相界面相界面相界面-液相主体液相主体液相主体液相主体 2-2-4 2-2-4 吸收过程（相际传质）的双膜模型吸收过程（相际传质）的双膜模型（有效膜模型）（有效膜模型）5 5第5页，本讲稿共21页有效膜模型要点：有效膜模型要点：有效膜模型要点：有效膜模型要点：a.a.气液相间有稳定的相界面，在界面处气液相间有稳定的相界面，在界面处气液相间有稳定的相界面，在界面处气液相间有稳
5、定的相界面，在界面处气液浓度成平衡气液浓度成平衡气液浓度成平衡气液浓度成平衡 ，可用相平衡关系描述，可用相平衡关系描述，可用相平衡关系描述，可用相平衡关系描述 p pi i=f(c=f(ci i)b.b.相界面两侧各有一相界面两侧各有一相界面两侧各有一相界面两侧各有一停滞膜停滞膜停滞膜停滞膜（虚拟膜或者有效膜）（气膜（虚拟膜或者有效膜）（气膜（虚拟膜或者有效膜）（气膜（虚拟膜或者有效膜）（气膜和液膜），膜内传质以和液膜），膜内传质以和液膜），膜内传质以和液膜），膜内传质以分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散 方式进行方式进行方式进行方式进行c.c.传质阻力传质阻力传质阻力传质阻力全部集中在全部集中
6、在全部集中在全部集中在虚拟膜虚拟膜虚拟膜虚拟膜内，内，内，内，膜外主体高度湍流，传质阻力为膜外主体高度湍流，传质阻力为膜外主体高度湍流，传质阻力为膜外主体高度湍流，传质阻力为0 0。6 6第6页，本讲稿共21页2.2.52.2.5吸收过程传质速率方程式吸收过程传质速率方程式vv传质阻力全部折算到虚拟膜内，则吸收过程的传质速率方传质阻力全部折算到虚拟膜内，则吸收过程的传质速率方传质阻力全部折算到虚拟膜内，则吸收过程的传质速率方传质阻力全部折算到虚拟膜内，则吸收过程的传质速率方程可表示为以程可表示为以程可表示为以程可表示为以分子扩散形式分子扩散形式分子扩散形式分子扩散形式表示的传质速率表示的传质速
7、率表示的传质速率表示的传质速率vv在稳态的条件下，在稳态的条件下，在稳态的条件下，在稳态的条件下，N N气相主体与界面气相主体与界面=N=N界面界面=N=N界面至液相主体界面至液相主体7 7第7页，本讲稿共21页1.1.膜内传质速率方程膜内传质速率方程膜内传质速率方程膜内传质速率方程 气膜内传质速率方程：气膜内传质速率方程：8 8第8页，本讲稿共21页液膜内传质速率方程液膜内传质速率方程液膜内传质速率方程液膜内传质速率方程 c c液相主体溶质组分的摩尔浓度；液相主体溶质组分的摩尔浓度；液相主体溶质组分的摩尔浓度；液相主体溶质组分的摩尔浓度；c ci i界面上溶质组分摩尔浓度；界面上溶质组分摩尔
8、浓度；界面上溶质组分摩尔浓度；界面上溶质组分摩尔浓度；c c0 0-液相的液相的液相的液相的总摩尔浓度总摩尔浓度总摩尔浓度总摩尔浓度，即，即，即，即溶剂浓度溶剂浓度溶剂浓度溶剂浓度+溶质浓度溶质浓度溶质浓度溶质浓度。k kg g,k,kl l 气液相膜传质系数。气液相膜传质系数。气液相膜传质系数。气液相膜传质系数。x x液相主体溶质组分的摩尔分率；液相主体溶质组分的摩尔分率；液相主体溶质组分的摩尔分率；液相主体溶质组分的摩尔分率；x xi i界面上溶质组分的摩尔分率。界面上溶质组分的摩尔分率。界面上溶质组分的摩尔分率。界面上溶质组分的摩尔分率。k kx x,k,ky y以摩尔分率差为推动力时的
9、气液相膜传质系数，以摩尔分率差为推动力时的气液相膜传质系数，以摩尔分率差为推动力时的气液相膜传质系数，以摩尔分率差为推动力时的气液相膜传质系数，kmol/mkmol/m2 2.s.s。9 9第9页，本讲稿共21页2.2.2.2.总传质速率方程总传质速率方程Kg，Ky，Kl，Kx气、液相总传质系数；气、液相总传质系数；pe，ce分别为气液相的分别为气液相的平衡平衡分压分压及及平衡平衡摩尔浓度摩尔浓度。1010第10页，本讲稿共21页3.3.气液相总传质系数之间的关系气液相总传质系数之间的关系稳态吸收稳态吸收由亨利定律由亨利定律（1）（2）Kg=HKl1111第11页，本讲稿共21页由亨利定律由亨
10、利定律（3）（4）Kx=Kym1212第12页，本讲稿共21页4.4.气相总传质系数之间的关系气相总传质系数之间的关系5.5.液相总传质系数之间的关系液相总传质系数之间的关系1313第13页，本讲稿共21页6.6.总传质系数与膜传质系数的关系总传质系数与膜传质系数的关系总传质系数与膜传质系数的关系总传质系数与膜传质系数的关系稳态吸收稳态吸收推出推出即即1414第14页，本讲稿共21页或者根据或者根据：总阻力总阻力=气膜阻力气膜阻力+液膜阻力液膜阻力气膜阻力：气膜阻力：液膜阻力：液膜阻力：1515第15页，本讲稿共21页液膜液膜推出推出即即1616第16页，本讲稿共21页以摩尔分数差为推动力的总传质系数以摩尔分数差为推动力的总传质系数推出推出即即1717第17页，本讲稿共21页同理可推出同理可推出液相总传质系数1818第18页，本讲稿共21页vv膜传质速率方程：膜传质速率方程：膜传质速率方程：膜传质速率方程：7.7.吸收过程传质速率方程总结吸收过程传质速率方程总结kx=kymkg=Hkl1919第19页，本讲稿共21页v 总传质速率方程总传质速率方程总传质速率方程总传质速率方程:Kg=HKlKx=Kym2020第20页，本讲稿共21页总传质系数与膜传质系数的关系总传质系数与膜传质系数的关系总传质系数与膜传质系数的关系总传质系数与膜传质系数的关系2121第21页，本讲稿共21页