第三节 传质机理与吸收速率.ppt

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1、平衡分离过程：借助分离媒介（热、溶剂、吸附剂）使均相混合物系统变成两相体系，再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离。（相际传质）种类：气液相：吸收、解吸、减湿、增湿、精馏液液相：萃取液固相：溶解、结晶、吸附、脱附、浸取气固相：干燥、吸附、脱附过程要素平衡关系速度方程第三节传质机理与吸收速率3.1传质分离方法3.2传质方式与描述传质过程相内传质相间传质主体1→界面界面一侧→界面另一侧界面→主体2单相传质界面传质界面12单相传质（扩散）1、扩散分类分子扩散:在静止或滞留层流体中的扩散（推动力为浓度差）对流扩散：湍流流体中的扩散（包括分子扩散和质

2、点分子的无规则热运而造成的物质传递机械运动）2、费克定律：当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处物质A的扩散通量与该位置上A的浓度梯度成正比，即：J=-DdC/dZABP1=P2=P特征：1）两组分扩散通道一致2）3）体系内任一位置上有：Cm=CA+CB为常数因此dCm/dz=dCA/dz+dCB/dz=0或dCA/dz=-dCB/dz4）要维持P不变，JA=-JB-DABdCA/dz=DBAdCB/dz，DAB=DBA=D3、气相中稳定态分子扩散扩散的两种形式：等物质量相互扩散（等分子反向扩散）单向扩散（通过停滞的B组分层扩散）1）等物质量相互扩散特征：P1=P2=

3、P，JA=-JBpB1pB2pA1pA2ABpz1z2pB1pA2pB2PA1z上图2）单向扩散(一组分通过另一停滞组分的扩散)A、B混合气体中A组分被吸收，B组分不溶气相：组分A由主体→界面→液相组分B由界面→主体界面上：A溶解，P↓，气体→界面（总体流动）N’B=NxBN’A=NxAN=N’B+N’ANA=N’A+JANB=N’B+JB∵NB=0，JB=-N’B（不发生净传递）NA+NB=JA+JB+N’A+N’B=JA+JB+N（XA+XB）=N=NANA=JA+N’A=JA+NxANA=JA/（1-xA）=JA/xBJA=-JBxA很小时，1-xA≈1，NA=

4、JAN’AN’B扩散总体流动NJAJB积分得：漂流因子同理，对于理想气体：物理意义PBm（CBm）越小PA1（CA1）越大A溶解量越多，总体流动↑，NA↑对数平均浓度4、扩散系数2）经验公式估算气体A在气体B中扩散系数（Maxwell-gilliland)公式1）影响因素扩散物质性质扩散介质的性质（气相大；液相小）温度T↑D↑压强P↑D↓浓度的不同而变化。液体中的扩散系数：P945、对流扩散涡流扩散系数DE不是物性常数，与湍流程度有关，且随位置而不同。由于涡流扩散系数难于测定和计算，因此常将分子扩散与涡流扩散两种传质作用结合一起予以考虑。在有流体质点位移存在时费克定律

5、为：)ppNiRT-D-=（(P-Pi）BmGApRTz(D+DE)PNGk)(ipp-==(D+DE)C)()(cckccczNiLiBmLA-=-=液相对流传质速率：气相对流传质速率：等分子反向传质单向传质3.3相间传质1、双膜理论要点（1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，吸收质以分子扩散方式通过两膜层由气相主体进入液相主体。（2）在相界面处，传递速度很快，气液两相达到平衡。（3）在两个停滞膜以外的气液两相主体中，由于流体充分湍动，物质浓度均匀，无浓度差。气膜液膜界面液相主体气相主体piciZGZLpC由单向扩散速率积分式

6、可得：讨论：1.稳定的边界滞流传质膜？2.传质过程是稳态的？3.界面无阻力？4.K∝D（大量实测到的K∝D0.5）双膜论的弱点：没有反应出K与D的0.5次方的关系。2．渗透论要点：①传质方式：膜内是非稳态的传质；②传质模型：随着旋涡的产生，溶质有时在主体，有时在界面；微元在界面停留时间te是相同的；③界面无阻力，；由非定态分子扩散可求得：此结论与实验相符合，但te无法测定，且表面还是固定膜。界面tte微元CA0（主体）3．表面更新论要点：传质是非稳态的；界面上的每一微元具有不同的暴露时间，被另一微元置换的机会均等；微元被旋涡携带的过程在气、液相均会发生，表面不断更新。

7、③微元在界面的停留时间符合寿命分布的规律；缺点：表面更新率S无法确定，但该理论最完善。界面微元CA0液相气相2、吸收速率方程式1）气相浓度变化表示的总传质方程①用分压表示（Pi→Ci→C）Nl=kL（Ci-C）Nl/kL=Ci-CCi=Nl/kL+CNg=kG（P-Pi）Ng/kG=P-PiPi=Ci/HNg/kG=P-1/H（Nl/kL+C）=P-1/H（Nl/kL+HP＊）=P-Nl/HkL-P＊Ng/kG+Nl/HkL=P-P＊根据双膜理论有：两膜内分别有：Ng=Nl=kG（P-Pi）=kL（Ci-C）界面上：Pi=Ci/H界面上浓度无法确定，