【正文】 其他模型 2021/6/16 四、吸收過程的總傳質(zhì)速率方程 根據(jù)雙膜理論 ， 吸收過程的傳質(zhì)速率可以用單相傳質(zhì)速率計(jì)算 ， 如： 【 問題 】 無論用其中的任何一式 ， 均須知道 兩相界面上的組成 ， 而界面上的組成是難以測定的 ， 故前面得到的各種計(jì)算式 沒有實(shí)際使用價(jià)值 。即： Hcp AiAi ?雙膜理論 2021/6/16 （ 3） 在氣膜和液膜以外的 氣、液相主體中 ，由于流體的充分湍動，溶質(zhì) A的濃度均勻，即認(rèn)為主體中沒有濃度梯度存在， 不存在傳質(zhì)過程 。s ）； kX—— 以液相摩爾比差表示推動力的液相傳質(zhì)系數(shù)， kmol/（ m2因此， 實(shí)際過程一般通過實(shí)驗(yàn)測定 kG，或通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。 （ 2） NA的 表達(dá)式形式好看但不好用 ，并不能將 NA的表達(dá)式積分求出對流傳質(zhì)速率 NA。 （ 2） 分子擴(kuò)散系數(shù)的獲取 2021/6/16 一些物質(zhì)在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)（ 0℃ ， ） 注： DCO2=（ cm2/s） 2021/6/16 一些物質(zhì)在水中的擴(kuò)散系數(shù)（ 20℃ ，稀溶液） 注： DCO2= 109（ m2/s） 2021/6/16 （ 3） 氣體擴(kuò)散系數(shù)的估算 ① 在簡化條件下 ， 經(jīng)分子運(yùn)動論的理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)修正 ， Fuller（ 富勒 ） 等人提出了如下 半經(jīng)驗(yàn)公式 ： 23131])()[()11( ?? ?????BABAvvPMMTD② 當(dāng)知道某一溫度和壓力下的擴(kuò)散系數(shù)時(shí)，可由下式 求算另一溫度和壓力下 的擴(kuò)散系數(shù)： 122112 TTPPDD?????????2021/6/16 （ 4） 液體中的擴(kuò)散系數(shù)的估算 對于很稀的非電解質(zhì)溶液 （ 溶質(zhì)Ａ＋溶劑Ｂ ） ，其擴(kuò)散系數(shù)常用 惠爾凱 （ WilkeChang） 公式估算： 8 )(ASvTMD????? 對給定的系統(tǒng) ， 可由溫度 T1下的 D1擴(kuò)散系數(shù)推算T2下的 D2， 如： 212112()TDDT???2021/6/16 二、單相對流傳質(zhì)過程 【 定義 】 流動著的 流體與某一界面 （如氣液相界面）之間或 兩個有限互溶的流動流體之間發(fā)生的傳質(zhì)，稱為對流傳質(zhì)。 （ 5） “ 靜止 ” 組分 B 擴(kuò)散流 整體流動 2021/6/16 （ 5）單向擴(kuò)散的傳質(zhì)速率方程 ① 單向擴(kuò)散的傳質(zhì)速率方程基本計(jì)算式 ccNJN AAAA ??式中 JA—— 分子擴(kuò)散（ 擴(kuò)散流 ）所傳遞的量； NAcA/c—— 主體流動 所傳遞的量。 因此 ， 吸收過程 所發(fā)生的是 組分 A通過 “ 靜止 ”組分 B的單方向擴(kuò)散 ， 而不是等分子反向擴(kuò)散 。 【 擴(kuò)散通量 】 2021/6/16 【 費(fèi)克定律的 數(shù)學(xué)表達(dá)式 】 dzdcDJ AABA ??式中 JA—— 組分 A在擴(kuò)散方向 z上的擴(kuò)散通量， kmol/ m2 【 作用 】 擴(kuò)散通量可以用來表征擴(kuò)散進(jìn)行的 快慢程度 。 【 表達(dá)式 】 在等分子反向擴(kuò)散中， 物質(zhì)的 傳遞方式僅為分子擴(kuò)散，組分 A的 傳質(zhì)速率等于其擴(kuò)散速率 即： dzdcDJN AA ??? A（ 4） 等分子反向擴(kuò)散的傳質(zhì)速率 2021/6/16 Z cA1 cA2 NA 邊界條件 ： z=0， cA=cA1； z=Z， cA=cA2； Accz D d cdzN ?? ?? A2A1A0對上式積分： )( A2A1A ccZDN ??—— 液相傳質(zhì)速率 AAdcNDdz??2021/6/16 如果 A、 B組成的混合物為 理想氣體 ，由： )( A2A1A ppR T ZDN ??—— 氣相傳質(zhì)速率 RTpVnc AAA ??A Ap V n R T?Z pA1 pA2 NA 2021/6/16 【 等摩爾（分子）逆向擴(kuò)散的特點(diǎn) 】 （ 1）系統(tǒng)中各處的總濃度 c（總壓力 p）相等； （ 2） JA＝ － JB（兩組分反方向的擴(kuò)散速率相等）； （ 3）濃度（壓力）梯度為常數(shù)； （ 4） DAB＝ DBA＝ D； （ 5）傳質(zhì)速率方程式為： )()( 2121 AAAAAA ccZDppR T ZDJN ?????2021/6/16 單向擴(kuò)散及速率方程 【 例如 】 在氣體吸收中 ， A為被吸收組分 ， B為惰性組分 ， 液相不存在組分 B， 不可能向界面提供組分 B。由于 B組分的濃度維持不變， 表觀上 B組分是“靜止”的 。實(shí)驗(yàn)測定是獲取物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的根本途徑； ②從有關(guān) 手冊中查得 （ 表 5 53） ； ③借助某些 經(jīng)驗(yàn)的或半經(jīng)驗(yàn)的公式進(jìn)行估算 （查不到 D又缺乏進(jìn)行試驗(yàn)測定的條件時(shí)）。 【 有關(guān)說明 】 2021/6/16 層流內(nèi)層 ——分子擴(kuò)散 過渡區(qū) —— 分子擴(kuò)散、渦流擴(kuò)散 湍流主體 ——渦流擴(kuò)散 氣相 液相 相界面 對流傳質(zhì)速率 （ 1） 過程分析 2021/6/16 一般情況下 ， 對流傳質(zhì)速率可寫成： （ 2）對流傳質(zhì)速率的計(jì)算式 【 說明 】 （ 1）由于 DE不像 D那樣是物性參數(shù)，它與流體的湍動程度有關(guān)，也與流體質(zhì)點(diǎn)的位置有關(guān)，既不能使用公式計(jì)算，也難于用試驗(yàn)的方法測定。 2021/6/16 令： ()A G A A iN k p p??BmGG ppR T ZDk ??—— 氣（膜）相傳質(zhì)系數(shù) 【 說明 】 由于 ZG既不能直接計(jì)算，也難于實(shí)驗(yàn)測定， 但對于一定的操作條件， kG是一定的 。s ）； pA、 y、 Y—— 分別為溶質(zhì)在 氣相主體中 的分壓、摩爾分率和摩爾比； pi、 yi、 Yi—— 分別為溶質(zhì)在 相界面處 的分壓、摩爾分率和摩爾比； 2021/6/16 （ 2）液相傳質(zhì)速率方程的具體形式 )( AiLA cckN ??)(A xxkN ix ??)(A XXkN iX ??式中 kL—— 以液相摩爾濃度差表示推動力的液相對流傳質(zhì)系數(shù)， m/s； kx—— 以液相摩爾分率差表示推動力的液相傳質(zhì)系數(shù)， kmol/（ m2 （ 2） 相界面處， 氣液兩相達(dá)到相平衡 ，界面處 無擴(kuò)散阻力 。 AiAi cp H?NAG NAl NA=NAG=NAL 2021/6/16 由于不同的研究者對過程的處理方法不同，從而得到不同的模型，如： （ 1）溶質(zhì)滲透理論 （希格比 Higbie， 1935年） （ 2）表面更新理論 （丹克沃茨 Danckwerts,1951年） 【 說明 】 盡管溶質(zhì)滲透理論和表面更新理論比雙膜理論 更接近實(shí)際情況 ，但其 模型參數(shù)難以測定 ，將它們用于傳質(zhì)過程的設(shè)計(jì)仍有一段距離，故 目前用于傳質(zhì)設(shè)備設(shè)計(jì)主要還是使用雙膜理論 。 2021/6/16 氣相 液相 相界面 氣相主體 pA 液相主體 cA *A ()L A AN K c c??*AAc H p?2021/6/16 【 例 】 氣液兩相中含有組分 A， 平衡關(guān)系 滿足亨利定律，吸收劑為水，已知 亨利系數(shù) E＝ ， pA＝ ， cA＝1kmol/m3， P總 ＝ 1atm。應(yīng)增加液相流率 , 提高 kL, 加快吸