氣體吸收速率方程式

1、第三節(jié) 氣體吸收速率方程式 2.3.1 吸收速率方程一、以壓差和濃度差表示的吸收分率方程概念：穩(wěn)定擴(kuò)散：體系各部分的組成不隨時(shí)間而變化的擴(kuò)散，即擴(kuò)散速率為定值。 連續(xù)（生產(chǎn)）穩(wěn)定（擴(kuò)散），或連續(xù)（生產(chǎn)）穩(wěn)定（吸收）。因?yàn)殡p膜理論是吸收的 機(jī)理，吸收的主要方式是分子擴(kuò)散。實(shí)踐證明：吸收速率與氣液接觸面積成正比，與吸收的推動(dòng)力（吸收質(zhì)的分壓差和濃度差）成正比。其通式為： 氣膜阻力 液膜阻力 對(duì)流傳質(zhì)速率 氣膜吸收系數(shù) 液膜吸收系數(shù) 或以摩爾分率表示的氣液吸收分速率方程設(shè)和分別為氣相主體和液相主體中吸收質(zhì)的摩爾分率，和分別為界面上氣液兩相中吸收質(zhì)的摩爾分率，則在吸收過(guò)程中吸收質(zhì)穿過(guò)氣膜和液膜的速率分

2、別為：二、以摩爾分率表示的氣液膜吸收速率方程 因?yàn)檫B續(xù)（生產(chǎn)）穩(wěn)定（吸收）吸收質(zhì)穿過(guò) 氣膜的速率必然等于穿過(guò)液膜的速率。 吸收質(zhì)的吸收傳質(zhì)速率 氣液接觸面積氣膜中的吸收推動(dòng)力，摩爾分率差；液膜中的吸收推動(dòng)力，摩爾分率差；氣膜吸收傳質(zhì)分系數(shù)液膜吸收傳質(zhì)分系數(shù) 三、以摩爾分?jǐn)?shù)表示的氣液相總吸收速率方程界面上氣液兩相處于平衡狀態(tài)，故在亨利定律適用的范圍內(nèi) 即 另外，設(shè)與濃度（摩爾分率）溶液平衡的氣相中吸收質(zhì)的摩爾分率為 則： 將其代入（2）將（1）寫(xiě)成后與（3）聯(lián)立，依據(jù)數(shù)學(xué)上的等比定律 令 則 總阻力=氣膜阻力+液膜阻力（4）式是用氣相濃度差表示的總推動(dòng)力的吸收速率方程，簡(jiǎn)稱(chēng)為氣相總吸收速率方程式

3、，是以氣相濃度差表示總推動(dòng)力是的吸收傳質(zhì)系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為氣相吸收傳質(zhì)總系數(shù)。單位 同樣的方法也可以推導(dǎo)出用液相濃度差表示總推動(dòng)力的吸收速率方程式。即設(shè)與濃度為的氣體平衡的溶液濃度為根據(jù)亨利定律 上二式代入（1）得： 將（2）寫(xiě)成 與（5）采用數(shù)學(xué)上等比定律 令 式（6）是用液相總濃度差表示推動(dòng)力的吸收速率方程式，簡(jiǎn)稱(chēng)液相總吸收速率方程是以總濃度差表示推動(dòng)力時(shí)的吸收傳質(zhì)系數(shù)，稱(chēng)為液相吸收傳質(zhì)總系數(shù)(2)式乘以得： 吸收速率方程式中的推動(dòng)力還可以分別用氣相和液相比摩爾分率差，氣相分壓差，液相摩爾濃度差等來(lái)表示。如： 利用濃度之間的換算關(guān)系可以推導(dǎo)出各種吸收傳質(zhì)系數(shù)之間的換算關(guān)系。例如： 對(duì)稀溶液： 2

4、.3.2強(qiáng)化吸收的途徑一、提高傳質(zhì)系數(shù)K 同傳熱當(dāng)氣體鼓泡穿過(guò)液體，液體受到強(qiáng)烈的攪動(dòng)，液膜厚度減小可以降低液膜阻力，適用于液膜控制當(dāng)液體分散或液滴與氣體接觸，氣體受到攪動(dòng)，氣膜減薄。適用于氣膜控制 總阻力=氣膜阻力+液膜阻力增大氣液兩流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度以減小膜厚度，易容氣體 氣膜控制難容氣體 液膜控制二.增大吸收推動(dòng)力主要是降低 即與（系統(tǒng)的總壓強(qiáng)），與（溶解度系數(shù)）成正比。而溶解度系數(shù) 又隨溫度的降低而增大，因此選擇溶解度系數(shù)大的吸收劑，降低吸收的溫度，提高系統(tǒng)的壓強(qiáng)均能降低平衡常數(shù)從而降低與液相平衡的氣相中吸收質(zhì)的濃度，增大吸收的推動(dòng)力。吸收同傳熱一樣，采用逆流操作推動(dòng)力比流大。三.增大氣液接觸面積 1.增大氣體或液體的分散度 例如讓氣體通過(guò)篩板塔的篩板，使其分散成氣泡通過(guò)液層，或?qū)⑽談﹪姙⒊尚〉囊旱蔚取?2.在吸收塔內(nèi)放置填料，并選用比表面（單位體積填料的表面積）大的填料，以增大氣液接觸面積。 以上的討論單就影響吸收速率諸因素中的某一方面來(lái)考慮的，但各影響因素之間還有互相制約，互相影響的復(fù)雜關(guān)系，因此對(duì)具體問(wèn)題還要作綜合分析，全面考慮，抓住主要矛盾，采取適當(dāng)措施。如降低溫度可以增大推動(dòng)力，但溫度低又影響分子的擴(kuò)散速率，增大吸收阻力，降