化工原理下第二章吸收第二次

2.1.3相平衡在吸收過程中的應(yīng)用1．判斷過程進行的方向

因自發(fā)進行過程總是趨向體系的平衡方向的，如圖中A、B點所示。A點:y>ye;x<xe溶質(zhì)向液體轉(zhuǎn)移:

吸收過程

B點:y<ye;x>xe溶質(zhì)向氣相轉(zhuǎn)移

解吸過程

1化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2．確定傳質(zhì)過程的推動力

組成為y，x的氣液相接觸，傳質(zhì)推動力如圖所示：A點：；

B點：

若氣、液相濃度分別以p,c表示，

則推動力為

表示解吸推動力。表示吸收推動力。2化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!（3）判斷過程進行的極限過程進行的極限：最終達(dá)平衡，平衡濃度為極限狀態(tài)

吸收過程極限y降至最小為ye,解吸過程x′降至最小為xe′。Y1X1Y2X2（4）相平衡限制了離開吸收塔時的氣相最低濃度Y2min和液相最高濃度X1max3化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!在常壓下,測定水中溶質(zhì)A的摩爾濃度為0.56Kmol/m3,此時氣相中A的平衡摩爾分率為0.02,則此物系的相平衡常數(shù)m=______。當(dāng)其他條件不變，而總壓增加一倍時，相平衡常數(shù)m=_____，此時的亨利系數(shù)E=_____，而溶解度系數(shù)H≈______。在總壓p=500KN/m2，溫度t=27℃下使含CO23.0％（體積％）的氣體與含CO2370g/m3的水相接觸，試判斷是發(fā)生吸收還是解吸？并計算以CO2的分壓差表示傳質(zhì)總推動力。已知：在操作條件下，亨利系數(shù)E=1.73×105KN/m2。水溶液的密度可取1000Kg/m3，CO2的分子量44。4化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2.2.1分子擴散與傳質(zhì)

（1）分子擴散---費克定律（Fick）

靜止或?qū)恿鬟\動的流體1.分子運動向各方向是無規(guī)則的2.分子微觀運動的結(jié)果3.在濃度高處的分子向濃度低方向擴散，和濃度梯度有關(guān)，表現(xiàn)為數(shù)量大，效率高a.分子擴散

是在相內(nèi)部因濃度梯度的存在，由于分子的無規(guī)則熱運動而產(chǎn)生的物質(zhì)傳質(zhì)現(xiàn)象

5化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!（2）等分子反向擴散

由A、B組成均相混合物中，若維持各點T,p,C=constant,當(dāng)其內(nèi)部存在A、B組分濃度分布時，則就會發(fā)生A、B兩組分的等分子反向擴散.6化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!體現(xiàn)在精餾過程中：1molA氣液1molB液氣對于穩(wěn)態(tài)擴散則有：傳質(zhì)速率的大小主要是分子擴散的貢獻。對于氣相：7化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!在相界面處，A可溶于液相，B不溶于液相。A在濃度梯度作用下從氣相主體向界面i-i處擴散，在界面發(fā)生溶解，進入液相，其通量為JA。界面處A溶于液相中，B在界面處積累。如圖（b)所示,產(chǎn)生反向擴散，其通量JA=-JB。界面處A組分的溶解和B組分的反擴散，無液相分子通過界面向氣相補充，導(dǎo)致界面處氣相總濃度下降，即總壓下降，使氣體與界面之間產(chǎn)生微小的壓差，從而產(chǎn)生混合氣主體向界面遞補的流動，這種遞補流動稱之為主體流動。8化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!穩(wěn)態(tài)下分離變量取B組分分壓的對數(shù)平均值9化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!含SO2為10％（體積）的氣體混合物與濃度C為0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關(guān)系為pe＝1.62C（大氣壓），則SO2將從＿＿＿相向＿＿＿相轉(zhuǎn)移，以氣相組成表示的傳質(zhì)總推動力為＿＿_(dá)___＿＿＿大氣壓.用亨利系數(shù)E表達(dá)的亨利定律表達(dá)式為_______________.在常壓下,20℃時,氨在空氣中的分壓為69.6mmHg,與之平衡的氨水濃度為10(kgNH3·(100kg)-1H2O).此時亨利系數(shù)E=________,相平衡常數(shù)m=______.

思考題10化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!第二節(jié)吸收速率

兩個基本問題：一是過程的極限，取決于吸收的相平衡關(guān)系；

另一是過程的速率。氣液傳質(zhì)過程:三個基本步驟①溶質(zhì)由氣相主體相界面，（相內(nèi)傳質(zhì)）②溶質(zhì)組分在界面上發(fā)生溶解進入液相。（相際傳質(zhì)）③由界面液體主體傳遞。（相內(nèi)傳質(zhì)）

溶解過程易進行的，其阻力很小。通常認(rèn)為界面上氣液兩相的溶質(zhì)濃度滿足平衡關(guān)系?？倐髻|(zhì)過程速率將由相內(nèi)傳質(zhì)速率所決定

溶質(zhì)氣體是憑借擴散完成吸收的。擴散=分子擴散+渦流擴散。

11化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!b.費克定律Fick定律：單位時間通過單位面積物質(zhì)的擴散量與濃度梯度成正比。與傅立葉定律

相似只要存在濃度差，必然會產(chǎn)生分子擴散是描述分子擴散的基本規(guī)律JA—組分A沿Z方向的擴散通量kmol/m2·s；CA—組分A在混合物中摩爾濃度kmol/m3;DAB—組分A在A、B混合物中的擴散系數(shù)，m2/s。負(fù)號－擴散方向沿A濃度降低的方向進行12化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!其擴散通量：JA=-JB

對雙組分混合物，穩(wěn)定擴散條件下：因混合物中各點總濃度不變：Cm=CA+CB

DAB=DBA=D

雙組分物系中當(dāng)各處的濃度相等時，有A的擴散，必然伴有B的分子擴散，二者擴散速率相等，方向相反。擴散方向上沒有流體的宏觀運動，通過PQ面的凈物質(zhì)量為零。前提：氣液界面能等速率地向氣相提供組分B13化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!（3）單向擴散與主體流動在氣體吸收過程中，由于液相中不存在物質(zhì)B，故不可能向界面提供組分B。（不再是等分子反向擴散），而是組分A的單向擴散單向擴散：一組分通過另一個靜止組分的擴散14化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!主體流動使A、B組分向截面擴散通量提高，分別是

Nb,A、Nb,B,即：Nb=Nb,A+Nb,BNb為主體流動對傳質(zhì)速率總的貢獻當(dāng)有主體流動存在時傳質(zhì)速率由兩部分組成，即分子擴散及主體流動的速率所組成。15化工原理》下第二章吸收第二次共16頁，您現(xiàn)在瀏