化工原理（第五版）5-3吸收過程的傳質(zhì)速率

15.3.1單相傳質(zhì)吸收過程：單相內(nèi)傳質(zhì)方式：分子擴散、湍（渦）流擴散（1）氣相主體相界面（2）A在相界面上溶解氣相內(nèi)傳質(zhì)（3）相界面液相主體液相內(nèi)傳質(zhì)5.3吸收過程的傳質(zhì)速率2一、分子擴散現(xiàn)象5.3.1.1分子擴散分子擴散：在靜止或?qū)恿髁黧w內(nèi)部，若某一組分存在濃度差，則因分子無規(guī)則的熱運動使該組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處。擴散通量：單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截面積擴散的物質(zhì)量。J3JA——A擴散速率（擴散通量）——A在z上的濃度梯度

DAB——A在B中的擴散系數(shù)負號：表示擴散方向與濃度梯度方向相反；二、費克定律總T、p一定擴散沿著濃度降低的方向進行。4理想氣體：55.3.1.2單相內(nèi)一維穩(wěn)定的分子擴散形式：等摩爾逆向擴散、單向擴散一、等摩爾逆向擴散JAJBTppA2pB2TppA1pB112A：12擴散B：21

擴散6等摩爾逆向擴散：任一截面處兩個組分的擴散速率大小相等，方向相反。總p一定

JA=－JB

DAB=DBA=D7傳質(zhì)速率定義：任一固定的空間上，單位時間內(nèi)通過垂直于傳質(zhì)方向單位面積的物質(zhì)量。氣相：得Nkmol/(m2·s)8液相：討論：9（2）pA~z呈直線關(guān)系ppB1pA1pA2pB2z0zp10（1）總體流動：因Ａ擴散到界面溶解于溶劑中，造成界面與主體的微小壓差，使得混合物從氣主體向界面處的流動。（2）特點

因分子本身擴散引起的宏觀流動。

A和B在總體流動中方向相同，流動速度正比于摩爾分數(shù)。二、單方向擴散(一組分通過另一靜止組分的擴散)界面氣：A，B液：A+S11

單方向擴散包括分子擴散和總體流動總體流動有利于傳質(zhì)JAJBNANMpA/pNMpB/p總體流動NM12z12（3）傳質(zhì)速率方程1314—靜止氣膜兩側(cè)B的對數(shù)平均壓力15液相：（4）討論1）、——漂流因數(shù)，無因次16漂流因數(shù)意義：其大小反映了總體流動對NA的影響程度；其值為總體流動使NA比較單純分子擴散增大的倍數(shù)。漂流因數(shù)的影響因素：

溶質(zhì)濃度高，漂流因數(shù)大，總體流動的影響大；低濃度時，漂流因數(shù)1，總體流動的影響小。172）pA~z呈指數(shù)關(guān)系ppB1pB2pA1pA2z18三、分子擴散系數(shù)D物理意義：單位濃度梯度下的擴散通量，反映某組分在一定介質(zhì)中的擴散能力。物性常數(shù)，m2/s影響因素：A、B、T、P、濃度來源：查手冊；半經(jīng)驗公式；測定19（1）氣相D的范圍：10-5～10-4m2/s（2）液相D的范圍：10-10～10-9m2/s205.3.1.3.單相對流傳質(zhì)一、渦流擴散渦流擴散：流體作湍流運動時，若流體內(nèi)部存在組分濃度梯度，依靠質(zhì)點相

互碰撞和混合，組分從高濃度向低濃度方向傳遞。渦流擴散速率：渦流擴散系數(shù)21注意：De與D不同，不是物性常數(shù)；

De與物性、流體流動狀態(tài)及所處的位置有關(guān)?？倲U散速率：22TTWtWt熱流體冷流體pApAicAicA氣相液相TtGLE二、有效膜模型（1）單相內(nèi)對流傳質(zhì)壁液液氣氣界面231）層流內(nèi)層：分子擴散，A的濃度梯度較大2）湍流主體：主要是渦流擴散，A濃度均一化3）過渡區(qū)：分子擴散+渦流擴散（2）有效膜模型

單相對流傳質(zhì)的傳質(zhì)阻力全部集中在一層虛擬的膜層內(nèi)，膜層內(nèi)的傳質(zhì)形式僅為分子擴散。δGδL24（1）氣相三、單相對流傳質(zhì)速率方程以氣相分壓差表示推動力的氣相傳質(zhì)分系數(shù)25其他形式：相互關(guān)系：以氣相摩爾分數(shù)差得以氣相摩爾比差26其他形式：（2）液相以液相摩爾濃度差表示推動力的液相傳質(zhì)分系數(shù)以液相摩爾分數(shù)差27相互關(guān)系：注意：對流傳質(zhì)分系數(shù)=f(操作條件、流動狀態(tài)、物性）以液相摩爾比差285.3.2.1兩相對流傳質(zhì)模型三大模型：雙膜模型

雙膜模型pApAicAicA氣相液相GLE溶質(zhì)滲透模型表面更新模型5.3.2兩相對流傳質(zhì)29雙膜模型的基本論點（假設(shè)）（1）氣液兩相存在一個穩(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，溶質(zhì)A以

分子擴散方式通過氣膜和液膜。（2）相界面處兩相達平衡，無擴散阻力.

（3）有效膜以外主體中，充分湍動，溶質(zhì)濃度均一.

雙膜模型也稱為雙膜阻力模型305.3.3.2總傳質(zhì)速率方程（1）用氣相組成表示吸收推動力以氣相分壓差表示推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)以氣相摩爾分數(shù)差31以氣相摩爾比差（2）用液相組成表示吸收推動力以液相摩爾濃度差表示推動力的液相總傳質(zhì)系數(shù)32以液相摩爾分數(shù)差以液相摩爾比差33由雙膜理論（3）K與k之間的關(guān)系體系服從亨利定律34同理：類似方法得：35定態(tài)吸收過程的傳質(zhì)速率方程式：氣相液相兩相間兩相間總傳質(zhì)系數(shù)K——

總推動力（相際）——

總阻力膜或分傳質(zhì)系數(shù)k——膜內(nèi)推動力（單相）——膜阻力36傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系低濃氣體吸收時，X、Y關(guān)系同x、y375.3.3.3界面上的濃度定態(tài)傳質(zhì)一、平衡關(guān)系滿足亨利定律38二、圖解法界面濃度：

I（cAi,pAi

）液膜阻力氣膜阻力操作點OI(界面)cA0395.3.3.4傳質(zhì)阻力與傳質(zhì)速率的控制一、傳質(zhì)阻力相間傳質(zhì)總阻力=液相(膜)阻力+氣相(膜)阻力注意:傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)阻力與推動力一一對應(yīng)。40二、傳質(zhì)速率的控制步驟（1）氣膜控制氣膜控制：傳質(zhì)阻力主要集中在氣相，此吸收過程為氣相阻力控制。特點：pApAicAcAiH較大易溶氣體

41提高傳質(zhì)速率的措施：提高氣體流速；加強氣相湍流程度。（2）液膜控制液