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任务三 吸收速率

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  1. 任务三 吸收速率 平衡关系只能回答混合气体中溶质气体能否进入液相这个问题,至于进入液相速率大小,却无法解决,后者属于传质的机理问题。以下内容是结合吸收操作来说明传质的基本原理,并导出传质的速率关系,作为分析吸收操作与计算吸收设备的依据。

  2. 传质机理 吸收过程的气-液二相间的传质过程 1. 传质步骤 相界面 (1)溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质); (2)溶质在界面上溶解(通过界面的传质); (3)溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。 液相主体 气相主体 溶解 液相扩散 气相扩散 2. 传质阻力: 一般认为界面溶解过程阻力很小,吸收过程的阻力主要来自气相和液相中的传质阻力。

  3. 扩散传质的基本方式 ① 分子扩散: 流体内部溶质组分存在浓差,分子因微观布朗运动而引起的(组分浓度趋于均匀)质量传递现象。 ② 对流传质:包括分子扩散和涡流扩散 涡流扩散:因流体微团(远大于分子尺度)的宏观运动引起的质量传递现象。 一般说来: 由于涡流扩散效应要比分子扩散效应显著得多,因此传质的 控制步骤(阻力)基本上集中在分子扩散方面。 (本章后部分将详细讨论)

  4. 一.分子扩散 案例 在盛有一定量水的烧杯中滴入一滴蓝色墨水。 现象?

  5. 分子扩散:称为分子传质,简称为扩散,它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。分子扩散:称为分子传质,简称为扩散,它是由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象。 1.充入温度及压力相同,而浓度不同的A、B两种气体 2.当隔板抽出后,由于气体分子的无规则热运动,左室中的A、B分子会窜 入右室,同时,右室中的A、B分子亦会窜入左室 3.其净结果必然是物质A自左向右传递,而物质B自右向左传递,即两种物质各自沿其浓度降低的方向传递。

  6. 1.涡流扩散:凭借流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象。1.涡流扩散:凭借流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象。 流体被搅动或搅拌时,由于流体质点的宏观随机运动(湍流),使组分从浓度高出移向浓度低处的现象称为涡流扩散,又称为湍流扩散。如将一勺砂糖放人一杯水之中,用勺搅动,则将甜得更快更均,那便是涡流扩散的效果。涡流扩散速率比分子扩散速率大得多,涡流扩散速率主要决定于流体的流动形态。该扩散主要发生在湍流主体。

  7. 2.对流传质:发生在运动着的流体和相界面之间的传质过程2.对流传质:发生在运动着的流体和相界面之间的传质过程 称对流传质,是对包括湍流主体的涡流扩散和层流内层的分子扩散的总称。 称对流传质,是对包括湍流主体的涡流扩散和层流内层的分子扩散的总称。

  8. 双膜理论的出现 吸收过程可以理解为物质在两相之间的扩散传质过程,但其实际过程极为复杂。为了从理论上说明这个机理,曾提出过多种不同的理论,其中因形象、直观而被广泛应用的是1926年由易斯和惠特曼提出的“双膜理论 。

  9. §两相间传质的双膜理论 一.W.G.Whiteman双膜理论 (1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面,界面两侧各存在着一个很薄(等效厚度分别为 ZG和 ZL)的流体膜层。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。 (2) 相界面没有传质阻力,即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。 气 膜 液 膜 相界面 液相主体 气相主体 pi = ci / H pA (3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈,传质速率高,传质阻力可以忽略不计,相际的传质阻力集中在两个膜层内。 组 成 ci 传质方向 pi cA zL zG 距离 双膜模型

  10. 结束!