化工原理下吸收.pptx
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2. 确定传质过程的推动力
组成为 y,x的气液相接触,传质推动力如图所示:
A点: ; B点:
若气、液相浓度分别以p,c 表示,则推动力为
表示解吸推动力。
表示吸收推动力。
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(3)判断过程进行的极限
过程进行的极限:最终达平衡,
平衡浓度为极限状态 吸收过程极限y降至最小为ye,
解吸过程x′降至最小为xe′。
(4)相平衡限制了离开吸收塔时的
气相最低浓度Y2min和
液相最高浓度X1max
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含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度C为0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为pe=1.62C(大气压) ,则SO2将从___相向___相转移, 以气相组成表示的传质总推动力为_________大气压.
用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_______________.在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为69.6mmHg, 与之平衡的氨水浓度为10(kg NH3·(100kg)-1H2O).此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______.
思考题
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在常压下,测定水中溶质A的摩尔浓度为0.56Kmol/m3,此时气相中A的平衡摩尔分率为0.02,则此物系的相平衡常数m=______。当其他条件不变,而总压增加一倍时,相平衡常数m=_____,此时的亨利系数E=_____,而溶解度系数H≈______。
在总压p=500KN/m²,温度t=27℃下使含
CO23.0%(体积%)的气体与含CO2370g/m³
的水相接触,试判断是发生吸收还是解吸?并计算
以CO2的分压差表示传质总推动力。
已知:在操作条件下,亨利系数E=1.73×105KN/m²
。水溶液的密度可取1000Kg/ m³,CO2的分子量44。
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第二节 吸收速率
两个基本问题:一是过程的极限,取决于吸收的相平衡关系;
另一是过程的速率。
气液传质过程: 三个基本步骤
①溶质由气相主体 相界面,(相内传质)
②溶质组分在界面上发生溶解进入液相。 (相际传质)
③由界面 液体主体传递。(相内传质)
溶解过程易进行的,其阻力很小。通常认为界面上气液两相的溶质浓度满足平衡关系。
总传质过程速率将由相内传质速率所决定
溶质气体是凭借扩散完成吸收的。
扩散=分子扩散+涡流扩散。
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2.2.1分子扩散与传质
(1)分子扩散---费克定律(Fick)
静止或层流运动的流体
1.分子运动向各方向是无规则的
2.分子微观运动的结果
3.在浓度高处的分子向浓度低方向扩散,和浓度梯度有关,表现为数量大,效率高
a.分子扩散 是在相内部因浓度梯度的存在,由于分子的无规则热运动而产生的物质传质现象
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b. 费克定律
Fick定律:单位时间通过单位面积物质的扩散量与浓度梯度成正比。与傅立叶定律 相似
只要存在浓度差,必然会产生分子扩散
是描述分子扩散的基本规律
JA—组分A沿Z方向的扩散通量kmol/m2·s;
CA—组分A在混合物中摩尔浓度kmol/m3 ;
DAB—组分A在A、B混合物中的扩散系数,m2 /s。
负号-扩散方向沿A浓度降低的方向进行
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(2)等分子反向扩散
由A、B组成均相混合物中,若维持各点T,p,C=constant,当其内部存在A、B组分浓度分布时,则就会发生A、B两组分的等分子反向扩散.
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其扩散通量:JA=-JB
对双组分混合物,稳定扩散条件下:
因混合物中各点总浓度不变:Cm=CA+CB DAB=DBA=D
双组分物系中当各处的浓度相等时,有A的扩散,必然伴有B的分
子扩散,二者扩散速率相等,方向相反。
扩散方向上没有流体的宏观运动,通过PQ面的净物质量为零。
前提:气液界面能等速率地向气相提供组分B
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体现在精馏过程中:
1mol A 气 液
1mol B 液 气
对于稳态扩散则有:
传质速率的大小主要是分子扩散的贡献。
对于气相:
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(3)单向扩散与主体流动
在气体吸收过程中,由于液相中不存在物质B,故不可能向界面提供组分B。(不再是等分子反向扩散),而是组分A的单向扩散
单向扩散:一组分通过另一个静止组分的扩散
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在相界面处,A可溶于液相,B不溶于液相。
A在浓度梯度作用下从气相主体向界面i-i处扩散,在界面发
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