[研究生入學(xué)考試]第七章吸收-在線瀏覽
2024-12-03 21:37本頁面
【正文】 RTDNAAABAABAAA)()1(?????????將上式分離變量并積分 ?? ??? 210AAppAAzA pPdpRTPDdzN1212 lnlnBBAAA ppR T zPDpPpPR T zPDN ????對公式進行變換 BMAABMBBBBpppppppp211212ln????)(21 AABMA pppPR T zDN ????1212lnBBBBBMppppp??令 pA1pA2=pB2pB1 P=pA1+pB1=pA2+pB 適于描述吸收及脫吸等過程的傳質(zhì)速率關(guān)系。顯然P/pBM1，漂流因子的大小直接反映了總體流動在傳質(zhì)中所占分量的大小，即漂流因子體現(xiàn)了總體流動對傳質(zhì)速率的影響。 ?對于氣體中的擴散，濃度的影響可以忽略； ?對于液體中的擴散，濃度的影響可以忽略，而壓強的影響不顯著。 四、分子擴散系數(shù) 物質(zhì)在湍流的流體中傳質(zhì)，主要憑藉湍流流體質(zhì)點的湍動和旋渦引起流體各部分之間的劇烈混合，在有濃度差存在的條件下，物質(zhì)朝著濃度降低的方向進行傳遞，這種現(xiàn)象稱為 渦流擴散 （ eddy diffusion）。由于其難以測定，常將分子擴散和渦流擴散結(jié)合在一起考慮。在實際生產(chǎn)中，傳質(zhì)操作多發(fā)生在流體湍流的情況下，此時的對流傳質(zhì) 是湍流主體與相界面之間的渦流擴散與分子擴散兩種傳質(zhì)作用的總和?？疾旆€(wěn)定操作狀況下吸收塔設(shè)備任一截面mn處相界面的氣相一側(cè)溶質(zhì) A濃度分布情況。 ?過渡層 同時存在分子擴散和渦流擴散，分壓梯度逐漸變小，曲線逐漸平緩。 ?湍流主體 主要依靠渦流擴散，大量旋渦引起的混合作用使得氣相主體內(nèi)溶質(zhì)的分壓趨于一致，分壓線為直線。 整個有效滯流層的傳質(zhì)推動力為氣相主體與相界面處的分壓之差，即全部傳質(zhì)阻力都包含在有效滯流膜層內(nèi)。溶質(zhì)必須以分子擴散的形式連續(xù)的通過這兩個膜層，膜層的厚度主要隨流速而變，流速愈大厚度愈小。 ?在膜層以外的主體內(nèi)，由于流體的充分湍動，溶質(zhì)的濃度分布均勻，可認為兩相主體中的濃度梯度為零，即濃度梯度全部集中在兩個有效膜層中。 六、雙膜理論 （ twofilm theory） pA cA pA,i cA,i 氣膜 液膜 相界面 氣相主體 液相主體 傳質(zhì)方向 圖 雙膜理論示意圖 溶質(zhì)A在氣相中的分壓 溶質(zhì)A在液相中的摩爾濃度 雙膜理論把復(fù)雜的相際傳質(zhì)過程歸結(jié)為經(jīng)由兩個流體停滯膜層的分子擴散過程，而相界面處及兩相主體中均無傳質(zhì)阻力存在，這樣，整個相際傳質(zhì)過程的阻力便全部體現(xiàn)在兩個停滯膜層里。 4 傳質(zhì)設(shè)備簡介 ? 對傳質(zhì)設(shè)備的要求： 給傳質(zhì)的各相提供良好的接觸機會，包括增大相接觸面積和增強湍動程度；傳質(zhì)的各相在接觸后能分離完全；傳質(zhì)的兩相間要有較大的推動力。 ? 常見的有填料塔和板式塔。 ? 這種利用個組分溶解度不同而分離氣體混合物的操作稱為吸收。 2 吸收 ? 二、吸收的分類： ? 物理吸收：溶質(zhì)與溶劑之間不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，可以當(dāng)作是氣體單純地溶解于液相的物理過程。 ? 化學(xué)吸收：溶質(zhì)與溶劑發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)。 2 吸收 ? 單組分吸收：混合氣體中只有一個組分進入液相，其余組分皆可認為不溶解于吸收劑； ? 多組分的吸收：混合氣體中有兩個或多個組分進入液相。 2 吸收 ? 非等溫吸收：氣體溶解在液體中，常伴隨著熱效應(yīng)，當(dāng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，還會有反應(yīng)熱，其結(jié)果是使液相溫度逐漸升高。 2 吸收 ? 三、吸收 過程進行的條件 ? 吸收過程進行的方向與限度取決于溶質(zhì)在氣液兩相中的平衡關(guān)系。 ? 氣相中溶質(zhì)的實際分壓低于與液相成平衡的溶質(zhì)分壓時，溶質(zhì)便由液相向氣相中轉(zhuǎn)移，稱為解吸（脫吸）過程。 拉烏爾定律 ? 液相為理想溶液，遵循拉烏爾定律： ? 式中 p—— 溶液上方組分的平衡分壓 ， Pa； ? —— 在溶液溫度下純組分的飽和蒸氣壓 ， Pa； ? X —— 溶液中組分的摩爾分率 。 AAA xpp ??? ?ABBBB xpxpp ??? 1???p道爾頓分壓定律 ? 氣相為理想氣體，遵循道爾頓分壓定律。 Ppy AA ?氣相組成的表示方法 組成 符號 單位 分壓 pA Pa或 kPa 摩爾分率 yA kmol吸收質(zhì) /kmol混合氣體 摩爾比 YA kmol吸收質(zhì) /kmol惰性組分 液相組成的表示方法 組成 符號 單位 摩爾濃度 cA kmol吸收質(zhì) /m3溶液 摩爾分率 xA kmol吸收質(zhì) /kmol溶液 摩爾比 XA kmol吸收質(zhì) /kmol吸收劑 1 氣體在液體中的溶解度 ? 平衡濃度 （ 飽和濃度 ） ：在恒定的溫度與壓強下 ，使一定量的液體與混合氣體接觸 ， 溶質(zhì)便向液相轉(zhuǎn)移 ， 直至液相中溶質(zhì)達到飽和 ， 濃度不再增加為止 。 ? 平衡狀態(tài)下氣相中的溶質(zhì)分壓稱為 平衡分壓 或 飽和分壓 ， 液相中的溶質(zhì)濃度稱為 平衡濃度 或飽和濃度 。 ? 氣體溶質(zhì)在一定液體中的溶解度與整個物質(zhì)的溫度 、壓強及該溶質(zhì)在氣相中的濃度密切相關(guān) 。 溶解度曲線得到的結(jié)論 ? 在相同的溫度下，氨在水中的溶解度很大，氧在水中的溶解度極小。換言之，如欲得到一定濃度的溶液，對易溶氣體所需的分壓較低，而對難溶氣體所需的分壓則很高。因為加壓和降溫可以提高氣體的溶解度。 2亨利定律 ? 一 、 px關(guān)系 ? ? p*— 溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓； ? x— 溶質(zhì)在液相中的摩爾分率； ? E— 亨利系數(shù)，其數(shù)值隨物系的特性及溫度而異。 ? 對于一定的氣體和一定的溶劑 ， 亨利系數(shù)隨溫度變化而變化 。 在同一溶劑中 ， 難溶氣體的 E值很大 ， 而易溶氣體的 E值則很小 。 ? E與 H的關(guān)系 ? 溶解度系數(shù)也是溫度的函數(shù)。 Hcp * ?SEMH ?? 2亨利定律 ? 三 、 xy的關(guān)系 ? y*— 與該液相成平衡的氣相中溶質(zhì)的摩爾分率； ? x— 液相中溶質(zhì)的摩爾分率； ? m— 相平衡常數(shù)，或分配系數(shù)，無因次； ? P— 系統(tǒng)的總壓； ? 相平衡常數(shù) m也是由實驗得出 。 由 m的數(shù)值大小同樣可以比較不同氣體溶解度的大小 ， m值愈小 ， 則表明該氣體的溶解度愈小 。 mxy * ?PEm ? 2亨利定律 ? 四 、 X— Y的關(guān)系 ? 摩爾比定義： ? ? 表明當(dāng)液相中溶質(zhì)濃度足夠低時，平衡關(guān)系在 X— Y圖中也近似地表示成一條通過原點的直線，斜率為 m。例 73。若溶質(zhì)在氣相中的分壓大于其液
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