宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 2.2.3相平衡关系在吸收过程中的应用 吸收速率:单位时间内经两相单位接触面积吸收的组分量,[kms 吸收操作的极限,取决于体系的气液平衡。吸收操作的生产强度则直接取决于吸收速率。吸收 速率是吸收塔设备选型和设计的依据 传热 KSAL O=KSAt 吸收 N KAA N=KA△ t d 式中N吸收质的吸收传质速率[kms] A-气液相接触面积[m2] △一吸收过程的推动力,可用吸收质相际分压差,或浓度差表示 K一吸收过程的传质系数 同传热一样吸收的全部秘密隐藏在K中,现在就揭穿这个秘密。吸收是一种组分从气相传入液 相的单向扩散传质过程。扩散有分子扩散与涡流扩散两种 吸收过程的机理 1分子扩散和涡流扩散 (1)分子扩散:由于分子受热运动造成质量迁移的现象 在静止或滞流的流体中,某一组分由浓度高的部位向浓度低的部位的移动、是通过分子扩散进 行的,(如一滴墨水滴入水中的扩散就是分子扩散):当组分垂直于层流流动的薄层时,由于组分 的移动方向垂直于流体的流动方向。因此可以断定,在这种情况下物质垂直穿过层流薄膜也只有分 子扩散才可完成 根据费克(Fick)定律即单位时间传递的物质量与传质面积和沿传质方向的浓度梯度成正比, 在稳定条件下 N=DA =二=-D 式中N一扩散速率kmol·s 式中J一分子扩散通量[mo(mr2·s A-传质面积m] 4一浓度梯度[km/m] dE △c一浓度差kmol.m 4~速度梯度:-温度梯度 〓一扩散距离 D2-扩散系数m2s] A△c 当式中z=m]4=m]△c=mom-]D=N(D是特定条件下的扩散速率和 流体流动中的牛顿粘性定律τ F 中的μ比较,还可以与传热傅立叶定律 s dy Q--中的A比较) 导热一分子振动传热过程 费克定律与傅立叶定律的相似点:1.共同点:都是分子运动 吸收一分子扩散传质过程 2均通过层流内层(或者层流层),层流层的阻力最大。 3两个公式相似 D=∫(扩散物质、扩散介质、温度) (2)涡流扩散,由于流体质点湍流、脉动、造成大量漩涡将物质从高浓度传递到低浓度的扩散。 732宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 7/32 2.2.3 相平衡关系在吸收过程中的应用 一、吸收速率：单位时间内经两相单位接触面积吸收的组分量，   −1 kmols 。 吸收操作的极限，取决于体系的气液平衡。吸收操作的生产强度则直接取决于吸收速率。吸收 速率是吸收塔设备选型和设计的依据。 传热 m KS t d Q dQ Q = = =    ' ' m Q = KSt 吸收 = = = KA d n dn N i i   N = KA 式中 N —吸收质的吸收传质速率   −1 kmols ； A —气液相接触面积   2 m ；  —吸收过程的推动力，可用吸收质相际分压差，或浓度差表示； K —吸收过程的传质系数。 同传热一样吸收的全部秘密隐藏在 K 中，现在就揭穿这个秘密。吸收是一种组分从气相传入液 相的单向扩散传质过程。扩散有分子扩散与涡流扩散两种： 二、吸收过程的机理 1.分子扩散和涡流扩散 （1）分子扩散：由于分子受热运动造成质量迁移的现象。 在静止或滞流的流体中，某一组分由浓度高的部位向浓度低的部位的移动、是通过分子扩散进 行的，（如一滴墨水滴入水中的扩散就是分子扩散）；当组分垂直于层流流动的薄层时，由于组分 的移动方向垂直于流体的流动方向。因此可以断定，在这种情况下物质垂直穿过层流薄膜也只有分 子扩散才可完成。 根据费克（Fick）定律即单位时间传递的物质量与传质面积和沿传质方向的浓度梯度成正比， 在稳定条件下 z c N DA  = dz dc D A N J A A = = − AB 式中 N —扩散速率   −1 kmols ； 式中 A J —分子扩散通量 kmol (m s) 2 ； A —传质面积   2 m ； dz dcA —浓度梯度   4 kmol m ； c —浓度差   −3 kmolm ；         −   − 速度梯度； 温度梯度 n t dy du z —扩散距离 m ； DAB—扩散系数   2 −1 m s 。 A c Nz D  = 当式中 z =1m   2 A =1m   3 1 − c = kmolm D = N （D 是特定条件下的扩散速率和 流体流动中的牛顿粘性定律 dy du S F  = =  中 的  比较，还可以与传热傅立叶定律 dx dt S Q q = = − 中的  比较）。 费克定律与傅立叶定律的相似点：1.共同点：都是分子运动    − − 吸收 分子扩散传质过程 导热 分子振动传热过程 2.均通过层流内层(或者层流层)，层流层的阻力最大。 3.两个公式相似。 D = f （扩散物质、扩散介质、温度） （2）涡流扩散，由于流体质点湍流、脉动、造成大量漩涡将物质从高浓度传递到低浓度的扩散