化工原理5.4相際對(duì)流傳質(zhì)及總傳質(zhì)速率方程ppt課件

1、北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件5.4. 5.4. 相際對(duì)流傳質(zhì)及總傳質(zhì)速率方程相際對(duì)流傳質(zhì)及總傳質(zhì)速率方程5.4.1. 5.4.1. 兩相對(duì)流傳質(zhì)模型兩相對(duì)流傳質(zhì)模型5.4.2. 5.4.2. 吸收過程總傳質(zhì)速率方程吸收過程總傳質(zhì)速率方程5.4.3. 5.4.3. 傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件5.4.1. 5.4.1. 兩相對(duì)流傳質(zhì)模型兩相對(duì)流傳質(zhì)模型相際對(duì)流傳質(zhì)三大模型：雙膜模型相際對(duì)流傳質(zhì)三大模型：雙膜模型 溶質(zhì)浸透模型溶質(zhì)浸透模型 外表更新模型外表更新模型1雙膜模型雙膜模型pApAicA

2、icA氣相氣相液相液相GLE北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件2 2雙膜模型的根本論點(diǎn)假設(shè)雙膜模型的根本論點(diǎn)假設(shè) 1氣液兩相存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)存氣液兩相存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)存 在穩(wěn)定的氣膜和液膜。膜內(nèi)為層流，在穩(wěn)定的氣膜和液膜。膜內(nèi)為層流，A以分子擴(kuò)以分子擴(kuò) 散方式經(jīng)過氣膜和液膜。散方式經(jīng)過氣膜和液膜。2相界面處兩相達(dá)平衡，無分散阻力。相界面處兩相達(dá)平衡，無分散阻力。 3有效膜以外主體中，充分湍動(dòng)，溶質(zhì)主要以有效膜以外主體中，充分湍動(dòng)，溶質(zhì)主要以 渦流分散的方式傳質(zhì)。渦流分散的方式傳質(zhì)。 雙膜模型也稱為雙膜阻力模型雙膜模型也稱為雙膜阻力模型 北京化工

3、大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件5.4.2. 5.4.2. 吸收過程總傳質(zhì)速率方程吸收過程總傳質(zhì)速率方程1. 氣相總傳質(zhì)速率方程氣相總傳質(zhì)速率方程 )(*AAGAppKN )(*AyyKNy GK以氣相分壓差表示推進(jìn)力的氣相總傳質(zhì)以氣相分壓差表示推進(jìn)力的氣相總傳質(zhì) 系數(shù)，系數(shù)，kmol/m2skPa； yK以氣相摩爾分率差表示推進(jìn)力的氣相以氣相摩爾分率差表示推進(jìn)力的氣相 總傳質(zhì)系數(shù)，總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/m2s；)(*AYYKNY YK以氣相摩爾比差表示推進(jìn)力的氣相以氣相摩爾比差表示推進(jìn)力的氣相 總傳質(zhì)系數(shù)，總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/m2s；北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)

4、化工原理電子課件2. 液相總傳質(zhì)速率方程液相總傳質(zhì)速率方程 )(A*ALAccKN )(*AXXKNX LK 以液相濃度差表示推進(jìn)力的液相總傳以液相濃度差表示推進(jìn)力的液相總傳 質(zhì)系數(shù)，質(zhì)系數(shù)，kmol/m2skmol/m3； xK以液相摩爾分率差表示推進(jìn)力的液相以液相摩爾分率差表示推進(jìn)力的液相 總傳質(zhì)系數(shù)，總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/m2s； )(*AxxKNx XK以液相摩爾比差表示推進(jìn)力的液相以液相摩爾比差表示推進(jìn)力的液相 總傳質(zhì)系數(shù)，總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/m2s； 北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件GLG111kHkK GLL11kHkK LGHKK xyykmkK 11

5、yxxmkkK111 xyKmK 根據(jù)雙膜實(shí)際根據(jù)雙膜實(shí)際 3. 3. 總傳質(zhì)系數(shù)與單相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系總傳質(zhì)系數(shù)與單相傳質(zhì)分系數(shù)之間的關(guān)系系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在計(jì)算范圍為直線系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在計(jì)算范圍為直線 北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件4. 4. 總傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系總傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系 yKpK GxKcK LXYYkmkK 11YXXmkkK111 XYKmK YKpK GXKcK L北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件5.4.3. 5.4.3. 傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制1傳質(zhì)阻力傳質(zhì)阻力GLG1

6、 1 1kHkK GLL 1 1kHkK 1 1yxykkmK YXXmkkK1 1 1 相間傳質(zhì)總阻力相間傳質(zhì)總阻力 = 液相液相(膜膜)阻力阻力 +氣相氣相(膜膜)阻力阻力留意留意:傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)阻力傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)阻力 與推進(jìn)力一一對(duì)應(yīng)。與推進(jìn)力一一對(duì)應(yīng)。 1 1YXYkkmK yxxmkkK1 1 1 北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件2傳質(zhì)速率的控制步驟傳質(zhì)速率的控制步驟1 1氣膜控制氣膜控制氣膜控制：傳質(zhì)阻力主要集中在氣相，此吸收過程氣膜控制：傳質(zhì)阻力主要集中在氣相，此吸收過程 為氣相阻力控制氣膜控制。為氣相阻力控制氣膜控制。 G1KG1kH 較大易溶氣體較大易

7、溶氣體 氣膜控制的特點(diǎn)：氣膜控制的特點(diǎn)：AiA*AApppp .pAIpAicA cAi*Ac*Ap)(*AAppkNGA 北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件提高傳質(zhì)速率的措施：提高氣體流速；提高傳質(zhì)速率的措施：提高氣體流速； 加強(qiáng)氣相湍流程度。加強(qiáng)氣相湍流程度。 2 2液膜控制液膜控制液膜控制：傳質(zhì)阻力主要集中在液相，此吸收過程液膜控制：傳質(zhì)阻力主要集中在液相，此吸收過程 為液相阻力控制液膜控制為液相阻力控制液膜控制 液膜控制的特點(diǎn)：液膜控制的特點(diǎn)：LL11kK H較小難溶氣體較小難溶氣體 AAiA*Acccc .ApAip*ApAcAic*Ac)(A*ALAcckN

8、北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件提高傳質(zhì)速率的措施：提高液體流速；提高傳質(zhì)速率的措施：提高液體流速； 加強(qiáng)液相湍流程度。加強(qiáng)液相湍流程度。 YYkK1 1 同理：同理：氣膜控制：氣膜控制：XXkK1 1 液膜控制：液膜控制：iYYYY *m小易溶氣體小易溶氣體)(*YYkNYA m大難溶氣體大難溶氣體XXXXi *)(*XXkNXA 北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件例例 在總壓在總壓100kPa、溫度、溫度30時(shí)，用清水吸收混合氣體時(shí)，用清水吸收混合氣體中的氨，氣相傳質(zhì)系數(shù)中的氨，氣相傳質(zhì)系數(shù)3.8410-6 kmol/m2skPa，液相傳質(zhì)系數(shù)

9、液相傳質(zhì)系數(shù)1.8310-4 m/s，假設(shè)此操作條件下的平，假設(shè)此操作條件下的平衡關(guān)系服從亨利定律，測(cè)得液相溶質(zhì)摩爾分率為衡關(guān)系服從亨利定律，測(cè)得液相溶質(zhì)摩爾分率為0.05，其氣相平衡分壓為其氣相平衡分壓為6.7kPa。求當(dāng)塔內(nèi)某截面上氣、液。求當(dāng)塔內(nèi)某截面上氣、液組成分別為組成分別為y=0.05，x=0.01時(shí)時(shí)1以以 表示的傳質(zhì)總推進(jìn)力及相應(yīng)的傳質(zhì)速表示的傳質(zhì)總推進(jìn)力及相應(yīng)的傳質(zhì)速率、總傳質(zhì)系數(shù)；率、總傳質(zhì)系數(shù)；2分析該過程的控制要素。分析該過程的控制要素。*AApp 北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件解：解：1 kPa13405. 07 . 6*A xpE34. 1

10、100134 pEm4146. 0181341000ss EMH 以以 表示的表示的*AApp =1000.05-1340.01=3.66kPa *AApp GLG111kHkK 25379724061713180 641086. 311083. 14146. 01 北京化工大學(xué)化工原理電子課件北京化工大學(xué)化工原理電子課件)kPaskmol/(m1094. 326G K)(*AAGAppKN =3.9410-63.66=1.4410-5 kmol/m2s 2與與 表示的傳質(zhì)總推進(jìn)力相應(yīng)的表示的傳質(zhì)總推進(jìn)力相應(yīng)的 傳質(zhì)阻力為傳質(zhì)阻力為253797m2skPa/ kmol *AApp 其中氣相阻力為其中氣相阻力為 m2