【文章內容簡介】 SHY 工業(yè)應用實例 由于 ， 所以： 將其代入分壓式 ， 得： 在溫度為 35~85℃ ， SO2的分壓為 400~6665Pa的范圍內 ， 氣相中的 SO2分壓與溶液中的亞硫酸氫根無關 ， K的值符合以下線性關系： 將其代入上式 ， 得： ??? HlgpH ?TBK ?? Alg??????????? ?Sc i t3H03H S O pHH 10cc????????????? ???Sc i t3H03H S O32pHH S OSO 10cccKp ?????????????? ??TBAcccp)pH(H S OSOSc i t3H03H S O3210 ?TSHY 工業(yè)應用實例 令 ， ， 用檸檬酸吸收 SO2體系的相平衡數(shù)學模型可寫為： 其中的 E E2和 E3為模型參數(shù) ， 在一定的溫度 T下 ， 測得平衡時氣相中 SO2的分壓和液相中亞硫酸氫根的濃度 ， 即可求得模型參數(shù) 。 c itH0131cE ?????????????? ??TEEEccp3213H S O3210H S OSOS2 pH?? AE BE ?3TSHY 傳質理論 ?物質傳遞的機理 （ 1） 分子擴散 由分子熱運動引起的相互碰撞導致物質遷移 。 （ 2） 對流 在外力 (如壓強差 、 密度差等 )作用下發(fā)生物質主體流動而產生遷 移 。 （ 3） 湍流混合 流體流動時 ， 流體微團在慣性力作用下產生遷移 。 ? 描述傳質理論比較常用的模型有：雙膜論 、 滲透論和表面更新論三種 。 TSHY 雙膜論 1. 理論要點 ① 流動狀態(tài) 氣液接觸界面兩側有一層穩(wěn)定的 滯流膜 ， 它不同于流體力學的滯流邊界層 。 ② 傳遞方式 在膜兩側的主體流動區(qū)內物質的濃度趨于一致 ， 滯流膜內的傳質方式以 分子擴散 來實現(xiàn) ， 傳質阻力由氣相主體 、 氣膜 、 界面 、 液膜和液相主體的阻力疊加而成 ， 但主要集中在氣膜和液膜層 。 ③ 界面狀況 界面無阻力 ， 氣液兩相在界面立即達到平衡 。 穩(wěn)態(tài)的物理模型，模型直觀，用起來方便。 TSHY 雙膜論 2. 存在的問題 ① 往往傳質設備的內構件已不能使氣液相接觸形成相對固定的相界面 。 如噴射式 、 鼓泡型 。 ② 無法形成穩(wěn)定的膜 ， 也就無法建立穩(wěn)定的濃度梯度 。 ③ 即使存在相對穩(wěn)定的膜 ， 但膜厚度也是無法測量和猜測 。 ④ 界面阻力通常很難小到可以忽略的程度 ， 除非界面非常清潔 。 TSHY 滲透論 1. 理論要點 ① 傳質前 ， 兩相主體中的濃度是均勻的；傳質速率隨時間增加而降低 ， 膜內是非穩(wěn)態(tài)的傳質 。 ② 液相主體中的任一微元都有可能被主體內的流動帶到氣液相界面上 ， 并假定所有被帶到界面的微元在界面的停留時間相同 ，并參與到不穩(wěn)定傳質過程中 ， 直到被帶回主體為止 。 ③ 界面無阻力 ， 氣液兩相在界面達到平衡 。 2. 主要問題 ① 液相微元在界面的停留時間無法定量獲得 。 ② 液相微元在氣液相界面上的停留時間不可能相同 。 TSHY 表面更新論 理論要點： 傳質是非穩(wěn)態(tài)的 ① 在界面上的每一個微元具有不同的暴露時間 (壽命 )， 但它們被另一微元置換的機會均等 。 ② 無論氣相或液相都可能發(fā)生被旋渦攜帶的過程 ， 所以表面是不斷更新的 。 ③ 每個進入界面的微元均按瞬變傳質的規(guī)律向液膜內滲透 ， 微元在界面的停留時間符合壽命分布的規(guī)律 。 界面湍動參數(shù)）( )( fSSet st ?? ??缺點： 表面更新率 S無法確定，但該理論最完善。 TSHY 傳質速率與傳質系數(shù) ?變量符號說明 ? NA— 吸收過程中溶質 A的傳質速率 ， kmol/()； ? kx、 ky， kl、 kg— 以界面為基準的液相和氣相傳質分系數(shù) ， kmol/()； ? Kx、 Ky， KL、 KG— 以平衡為基準的液相和氣相總傳質系數(shù) ， kmol/()； ? HG、 HL， NG、 NL— 以界面為基準的傳質單元高度和傳質單元數(shù)； ? HOG、 HOL， NOG、 NOL— 以平衡為基準的總傳質單元高度和總傳質 單元數(shù)； ? H‘— 亨利常數(shù)； m— 稀溶液時的亨利常數(shù)； ? α— 填料的比表面積 ， m2/m3。 TSHY 物理吸收傳質速率 1. 稀溶液的吸收速率 ?由雙膜理論可知： 當總壓一定時： 當總摩爾濃度一定時： 由于界面上的分壓和濃度難以測定 ，所以 ， 也采用與主體濃度平衡的組成或分壓 、 濃度表示： )()( AiAggAiAgyA ppkyykN ????)()( AlAilAlAixA cckxxkN ????ckk lx ?pkk gy ?)()( AeAgGAeAgyA ppKyyKN ????)()( AlAeLAlAexA ccKxxKN ????yAe→ x Al， xAe→ y Ag pAe→ c Al， cAe→ p Ag TSHY 物理吸收傳質速率 2. 傳質系數(shù)與傳質阻力 ? 由于吸收的相平衡關系可線性化為： 因此 ， 氣 、 液相的傳質阻力可表示為： 聯(lián)立求解得： bcHp AAA ???lgG kHkK??? 11GL KHK ??lgL kkHK111 ???TSHY ?當 H’A很大 ， 吸收組分 A為難溶氣體時 ， kl很小 ， 于是： ， —— 屬液膜控制； ?相反 ， 屬氣膜控制 。 ?結論： ? 氣膜控制的條件是： ? 液膜控制的條件是： glAkkH 1???gAl kHk ??? 11AlG HkK ?? / lL kK ? 物理吸收傳質速率 很?。ㄒ兹軞怏w）39。 AlggG HkkkK ???很大（難溶氣體）39。 AlglL HkkkK ???TSHY 物理吸收傳質速率 3. 傳質單元高度與傳質單元數(shù) ?吸收的傳質高度為： 或 傳質單元高度為： 總傳質單元高度為： 傳質單元數(shù)為： 總傳質單元數(shù)為： 其中 ， G和 L分別為氣體和溶液通過塔截面的摩爾流速 ， kmol/。 LLGG NHNHh ??akGHyG?OLOLOGOG NHNHh ??akLHxL?aKGHy?OG aKLHx?OL? ?? 12yy iG yy dyN ? ?? 12xx iL xx dxN? ?? 12OG yy eyy dyN ? ?? 12OLxx e xxdxNTSHY 物理吸收傳質速率 4. 稀溶液的傳質阻力與傳質單元高度 ? 若稀溶液服從亨利定律： 則傳質阻力為： 以單位比表面積表示： 所以： ?由于傳質設備中的實際相接觸界面很難測定 ， 工程設計中往往將比表面積 α與傳質系數(shù) kg， kl合在一起 ， (361)和 (362)常轉換成： xyy kmkK ??11mxy ?xyx kmkK111 ??akmGakGaKGxyy?? akLamkLaKLxyx??LGOG HLmGHH ?? LGOL HHmGLH ??akHakaK lg??? 11G akakHaK lg111L???TSHY 化學吸收傳質速率 與增強因子 ? 物理吸收： A在液膜中的溶解速率服從費克定律： ? 其濃度梯度 為 DE表示的虛線 ，在 x=0和 x=δ處 ， 傳質速率相等 。 ???????ALAAiACCxCCx , ,0 ?DEA ????????dxdcDN AAldxdCATSHY ?有化學反應時 ， 濃度分布為 DE表示的曲線 ， 在 x=0和 x=δ處傳質速率不相等： x=0處： A的擴散通量 =膜內擴散量 +膜內反應量 x=δ處： DDA????????? dxdcDN AAlEEA????????? dxdcDN AAl 化學吸收傳質速率 與增強因子 TSHY ?如果擴散系數(shù)為恒定值 ， 則濃度梯度 （ 斜率 ） 就可間接表示為吸收速率的量度 。 ?在界面處： ?DD’斜率 — 對應化學吸收的速率 ?DE 斜率 — 對應物理吸收的速率 ?????? ???? ?? EEADDAAL dxdCdxdCD )()( A 在膜內的反應量 化學吸收傳質速率 與增強因子 TSHY 化學吸收傳質速率 與增強因子 ? 化學吸收的增強因子 當兩種吸收的推動力相同時 ，化學吸收速率與物理吸收速率之比就稱為化學吸收的增強因子： 通常情況下 ， 的斜率的斜率DEDD ???1??TSHY 化學吸收傳質速率 與增強因子 ? 化學吸收傳質速率與傳質阻力 利用增強因子 ， 可將化學吸收速率用物理吸收速率的方式處理 ， 將化學吸收速率看作物理吸收速率的 β倍 。 則有： 相應的傳質阻力 (系數(shù) )為： )()( AlAilAiAggA cckppkN ???? ?)()( AlAeLAeAgGA ccKppKN ????lgG kHkK ???? 11lgL kkHK ?111 ???TSHY 問： １ 、 β對傳質總系數(shù)的影響如何 ？ ２ 、 化學反應的存在 ， 是否只對液膜 傳質有影響 ， 而對氣膜傳質無影響呢 ？ 化學吸收傳質速率 與增強因子 TSHY 傳質系數(shù)的關聯(lián)式 TSHY ?液膜傳質系數(shù)關聯(lián)式（ Norman） : 適用于公稱 1050mm的拉西環(huán)和 1338mm的鞍型填料。 ?氣膜傳質系數(shù)關聯(lián)