【化工原理 課件】第二章 吸收第三次課

上傳人:工*** 文檔編號(hào):15976934 上傳時(shí)間:2020-09-15 格式:PPT 頁(yè)數(shù):27 大?。?.09MB
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1、1,以液相及氣相為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程: 、 稱為漂流因子,其值大于1。 有主體流動(dòng)存在的傳質(zhì)速率大于單純的分子擴(kuò)散反映主體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)速率的貢獻(xiàn)。 描述吸收過程的傳質(zhì):氣相中的A不斷溶解,B不能進(jìn)入液相。,2,2-2-3 渦流擴(kuò)散與對(duì)流傳質(zhì)Eddy current diffusion,1. 渦流擴(kuò)散:湍流流體中出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)和大量旋渦,造成組分?jǐn)U散。 借助于費(fèi)克定律形式: De為渦流擴(kuò)散系數(shù), 不僅和物性有關(guān),而且與流動(dòng)狀況有關(guān) 2. 對(duì)流傳質(zhì)速率 : 即有分子擴(kuò)散又有渦流擴(kuò)散 Convective mass transfer,3,,湍流區(qū),氣液相在主體 渦流擴(kuò)散分子擴(kuò)散 濃度梯度 0

2、,過渡區(qū),有渦流擴(kuò)散 D,De兩者均不可忽略 濃度梯度減小,層流區(qū), 靠近界面 分子擴(kuò)散渦流擴(kuò)散 濃度梯度大,4,渦流擴(kuò)散系數(shù)De規(guī)律復(fù)雜,難以用式子表達(dá)。 可把渦流擴(kuò)散阻力當(dāng)作相當(dāng)于某個(gè)厚度的滯流膜內(nèi)的分子擴(kuò)散阻力處理。 即認(rèn)為總傳質(zhì)阻力當(dāng)作厚度為e的滯流膜的分子擴(kuò)散阻力,膜外阻力為0,則對(duì)流擴(kuò)散速率可通過距離為e的分子擴(kuò)散計(jì)算。,氣相擴(kuò)散速率 Gas diffusion rate,,液相擴(kuò)散速率 liquid diffusion rate,,5,令,,,其中,kg:氣相對(duì)流傳質(zhì)系數(shù),kmolm-2s-1Pa-1; Gas flow mass transfer coefficient

3、kl:液相對(duì)流傳質(zhì)系數(shù),ms-1。 liquid flow mass transfer coefficient,氣液相對(duì)流傳質(zhì)速率方程:,6,吸收過程-相際間傳質(zhì):氣相主體-相界面-液相主體,2-2-4 吸收過程(相際傳質(zhì))的雙膜模型 (有效膜模型Double membrane model),7,有效膜模型Double membrane model要點(diǎn): a.氣液相間有穩(wěn)定的相界面,在界面處氣液濃度成平衡 ,可用相平衡關(guān)系描述 pi=f(ci) b.相界面兩側(cè)各有一停滯膜(虛擬膜或者有效膜)(氣膜和液膜),膜內(nèi)傳質(zhì)以分子擴(kuò)散 方式進(jìn)行 c.傳質(zhì)阻力全部集中在虛擬膜內(nèi), 膜外主體高度湍流,傳質(zhì)

4、阻力為0。,8,2.2.5 吸收過程傳質(zhì)速率方程式,傳質(zhì)阻力全部折算到虛擬膜內(nèi),則吸收過程的傳質(zhì)速率方程可表示為以分子擴(kuò)散形式表示的傳質(zhì)速率 在穩(wěn)態(tài)的條件下, N氣相主體與界面=N界面=N界面至液相主體,9,1.膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程,氣膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程:,10,液膜內(nèi)傳質(zhì)速率方程,c液相主體溶質(zhì)組分的摩爾濃度; ci界面上溶質(zhì)組分摩爾濃度; c0-液相的總摩爾濃度,即溶劑濃度+溶質(zhì)濃度。 kg,kl 氣液相膜傳質(zhì)系數(shù)。 x液相主體溶質(zhì)組分的摩爾分率;xi界面上溶質(zhì)組分的摩爾分率。 kx,ky以摩爾分率差為推動(dòng)力時(shí)的氣液相膜傳質(zhì)系數(shù),kmol/m2.s。,11,2.總傳質(zhì)速率方程Total ma

5、ss transfer rate equation,,Kg,Ky,Kl,Kx氣、液相總傳質(zhì)系數(shù);pe ,ce分別為氣液相的平衡分壓及平衡摩爾濃度。,12,3.氣液相總傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系,,穩(wěn)態(tài)吸收,由亨利定律,(1),(2),Kg=HKl,13,由亨利定律,(3),(4),Kx=Kym,14,4.氣相總傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系,,5.液相總傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系,15,6.總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)Mass transfer coefficient的關(guān)系,穩(wěn)態(tài)吸收,推出,即,16,或者根據(jù):,總阻力=氣膜阻力gas film resistance+液膜阻力liquid film resistance,氣膜阻

6、力:,液膜阻力:,17,液膜,draw,that is,18,以摩爾分?jǐn)?shù)差Molar fraction difference為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù),推出,即,,,19,同理可推出,液相總傳質(zhì)系數(shù),20,膜傳質(zhì)速率方程:,7. 吸收過程傳質(zhì)速率方程總結(jié),kx=kym,kg=Hkl,21,總傳質(zhì)速率方程:,Kg=HKl,Kx=Kym,22,總傳質(zhì)系數(shù)與膜傳質(zhì)系數(shù)的關(guān)系,23,溶解度對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響,a.氣膜阻力控制 :對(duì)于易溶氣體,溶解度很大,H很大,m很小,如以水吸收NH3,Kgkg,傳質(zhì)阻力主要集中氣相側(cè)膜內(nèi),故稱之為氣膜控制 gas film control。,Kyky,24,氣膜控制 增加氣相流率和 提高ky, 加快吸收過程;增加液相流速,效果不明顯。,25,b.液膜阻力控制 :,難溶氣體,溶解度很小,H很小,m很大,,,Kl kl Kx kx,總阻力=液相傳質(zhì)阻力 主要集中液相側(cè)膜內(nèi),液膜控制。,如以水吸收CO2。,26,液膜控制Liquid film control,增加液相湍動(dòng)程度如提高液相流率, 提高kx, 加快吸 收過程;增加氣相流速,效果不明顯。,27,C.雙膜阻力聯(lián)合控制,兩者均不可忽略,對(duì)溶質(zhì)的溶解度比較適中的吸收過程,則界面兩側(cè)的傳質(zhì)阻力相當(dāng),對(duì)過程傳質(zhì)速率的影響相當(dāng),故表現(xiàn)為界面兩側(cè)的膜對(duì)傳質(zhì)速率具有相同控制作用。,

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