吸收过程中的传质速率.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处可编辑母版标题样式,单击此处可编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,9/25/2011,#,环境工程原理,主讲老师：李创举,A,B,隔板,第三节 吸收过程中的传质速率,一、分子扩散与费克定律,分子扩散,双组份等摩尔相互扩散（又称等摩尔逆向扩散）,单方向扩散（又称组分,A,通过静止组分,B,的扩散）,J,B,P,P,A1,P,B1,P,A2,P,B2,P,J,A,T,T,由于,总压不变，故两组分的扩散速率相等，但方向相反。,二、等摩尔逆向扩散,现有,A,、,B,双组分气体混合物与液体溶剂相接触，组分,A,溶于液相，而组分,B,不溶于液相，显然液相中不存在组分,B,。因此吸收过程是组分,A,通过“静止组分”,B,的单方向扩散。,在气液界面附近的气相中，有组分,A,向液相溶解，其浓度降低，分压减小。因此在气相主体与气相界面之间产生分压力梯度。则组分,A,从气相主体向界面扩散。同时，界面附近的气相总压力比气相主体的总压力稍微低一些，因此，将有,A,、,B,混合气体从主体向界面移动，又叫整体移动。,三、组分,A,通过静止组分,B,的扩散,界面,单方向扩散,气相主体,液相,0,Z,整体移动中,B,的传递,N,BM,整体移动中,A,的传递,N,AM,B,的扩散,J,B,A,的扩散,J,A,总压,p,p,p,B1,p,A1,p,B2,p,A2,p,A,p,B,对于组分,B,来说,在界面附近不仅不被液相吸收,而且还随整体移动从气相主体向界面附近传递,.,因此界面处组分,B,的浓度增大,在总压力恒定的条件下,则组分,B,的分压力必增大。则会有组分,B,从界面向主体扩散。,其速率为,J,B,从主体向界面的整体移动所携带的,B,组分，其传递速率为,N,BM,表观上没有组分,B,的传递，故：,J,B,=-N,BM,例题精讲：,在,20,及,101.325kPa,下,CO,2,与空气的混合物缓慢沿,Na,2,CO,3,溶液液面流过，空气不溶于,Na,2,CO,3,溶液。,CO,2,透过厚,1mm,的静止空气层扩散到,Na,2,CO,3,溶液中。气体中,CO,2,的摩尔分数为,0.2,，在溶液面上，,CO,2,被迅速吸收，故相界面上,CO,2,的浓度极小，可以忽略不计。,20,及,101.325kPa,时，,CO,2,在空气中的扩散系数,D,为,0.18cm,2,/s,，,CO,2,的扩散速率是多少？,解：此题属于单方向扩散，空气在气相主体和界面上分压力的对数平均值为：,两相间传质的双膜理论：,1,、在相界面两侧分别存在着有效层流膜层。,在膜层之外的气液两相主体中呈湍流状态。,而溶质以分子扩散的方式连续通过这两个膜层。,2,、在膜层之外的主体内，没有浓度梯度,3,、在相界面上气液两相互成平衡。,界面上没有传质阻力。,传质方向,液相主体,气相主体,气膜,液膜,界面,P,A,(c*),y(x*),Y(X*),c,A,(P,A,*),x(y*),X(Y*),P,i,y,i,Y,i,c,i,x,i,X,i,传质推动力,界面组成确定,Y,Y,i,I(,界面,),O,X,X,i,平衡线,以（,Y-Y*),为推动力的总传质速率方程,以,(X*-X),为推动力的总传质速率方程,(,操作点,)O,气膜阻力,液膜阻力,Y,Y,i,Y*,O,X,X,i,X*,I(,界面,),平衡线斜率,:m,传质推动力与阻力,二、气膜控制与液膜控制,1,、当溶质溶解度很大时，也即相平衡常数,m,很小时，则有,m/k,X,比,1/k,Y,小很多。,则有：,K,Y,k,Y,此时，传质阻力集中于气膜中，称为气膜阻力控制，或气膜控制。,1,液相界面组成,X,i,X,气膜推动力（,Y-Y,i,),为气相总推动力（,Y-Y*,）,2,相平衡常数很小，因此平衡线斜率很小。,3,气膜控制时，要提高总传质系数,K,Y,，应加大气相湍流程度。,热力学第一定律的历史地位：,解决,了过程中能量相互转化的准则。,P,1,P,2,图,1-3,气体膨胀示意图,如用相同量的萃取剂，分成多次萃取比一次萃取的效率高得多！,相变化过程中的,A,和G,的,求,法,1mol H,2,O(l),T=273.15K,P=101.325kPa,1mol H,2,O(s),T=273.15K,P=101.325kPa,恒,T,、,P,下,G=,？,因过程中,T,、,P,一定，故有：,G=,H-T,S,，而在题目所给条件中，液态水凝固成冰的过程是可逆相变过程。故液变固的可逆相变化的熵变为：,1mol H,2,O(l),T=263.15K,P=101.325kPa,1mol H,2,O(l),T=273.15K,P=101.325kPa,1mol H,2,O(s),T=263.15K,P=101.325kPa,1mol H,2,O(s),T=273.15K,P=101.325kPa,恒压可逆升温,H,1,S,1,恒压可逆降温,H,3,S,3,