第二炮兵工程学院《环境工程学)教案 N4=k2(P4-P4)=k(Ca-c) (7-3) 式中M一组分A在单位时间,通过相界面单位面积的传质速率 kmol/(m2·s) k、k分别为气膜及液膜的传质分系数,kmol/(m2·skPa)及m/s A、A-分别为组分A在气相主体及相界面上的分压,Pa CA1、c-分别为组分A在相界面上及液相主体的浓度,kmol/m3; 如果吸收气体服从亨利定律,则在平衡时根据式(7-3),在相界面上有 C=HAPm;在流体主体中有C4=H1P及C=H1P;,将这三个关系式代入式(7 3)中消去和c,整理后得: KR(PA-PA)=K,(CA-CA) 式中P4一与液相主体中组分A浓度c相对应的气相平衡分压,Pa Cd一与气相主体中的组分A分压热相对应的液相平衡浓度,kmol/m K、五一分别为以气相分压差表示的气膜总传质系数及以液相浓度差表 示的液膜总传质系数,kmol/(m2·s·kPa)及m/s。其倒数分别为以气相分压差 表示的总阻力及以液相浓度差表示的总阻力,表示为: K, k, Hk k (7-6) 可见,两个总传质系数可用气膜及液膜的传质分系数和溶解度系数表示,他 们之间的关系为:K=。如果传质方程式以总传质量M(即组分A在t时间 内通过F界面的量)来表示时,则(7-3)改写为: M,=K FI(PA-Pa)=K,FI(CA-CA 分析上式可知,强化传质过程的因素有:①提高可吸收组分A的分压热或 降低溶液中组分A的浓度α,均可增加传质动力:②增大传质界面F可增加质量 传递,如细化喷淋的吸收液液滴以增大总传质面积;③延长气液的接触时间t, 如通过控制气流速度来确定;④增大总传质系数A,即减小传质阻力,可以明显 强化传质过程 如果是压值很大的易溶气体,由式(7-5)可见,传质总阻力几乎等于气相 传质阻力,即传质阻力主要在气相,此种情况称为气膜控制,其特点是只要气相 组分分压略为增加,则液相中相应的平衡浓度就会增加很多,如水对HCl、NHL3 的吸收;对压值很小的难溶气体,由式(7-4)可见,传质总阻力几乎等于液相 传质阻力,即传质阻力主要在液相,称为液膜控制,这种情况即使气相组分分压 有较大的变化,液相的浓度变化也很小,如用水吸收CO2、O2,N2、CO、H2S等 而中等溶解度气体,气膜阻力与液膜阻力均不能忽略,称为两膜控制,如水对 SO2的吸收。 第3页第 3 页 ( ) ( ) N k p p k c c A g A Ai l Ai A = − = − (7－3) 式中 NA—组分 A 在单位时间，通过相界面单位面积的传质速率， kmol/(m2·s)； kg、kl—分别为气膜及液膜的传质分系数，kmol/(m2·s·kPa)及 m/s； pA、pAi—分别为组分 A 在气相主体及相界面上的分压，Pa； cAi、cA—分别为组分 A 在相界面上及液相主体的浓度，kmol/m3； 如果吸收气体服从亨利定律，则在平衡时根据式(7－3)，在相界面上有 Ai A Ai c H p = ；在流体主体中有 * A A A c H p = 及 * A A A c H p = ，将这三个关系式代入式(7 －3)中消去 pAi和 cAi，整理后得： ( ) ( ) * * N K p p K c c A g A A l A A = − = − (7－4) 式中 * A p —与液相主体中组分 A 浓度 cA相对应的气相平衡分压，Pa； * A c —与气相主体中的组分 A 分压 pA相对应的液相平衡浓度，kmol/m3； Kg、Kl—分别为以气相分压差表示的气膜总传质系数及以液相浓度差表 示的液膜总传质系数， kmol/(m2·s·kPa)及 m/s。其倒数分别为以气相分压差 表示的总阻力及以液相浓度差表示的总阻力，表示为： 1 1 1 K k H k g g A l = + (7－5) 1 1 A l g l H K k k = + (7－6) 可见，两个总传质系数可用气膜及液膜的传质分系数和溶解度系数表示，他 们之间的关系为：Kg＝HAKl。如果传质方程式以总传质量 MA (即组分 A 在 t 时间 内通过 F 界面的量)来表示时，则(7－3)改写为： ( ) ( ) * * M K Ft p p K Ft c c A g A A l A A = − = − (7－7) 分析上式可知，强化传质过程的因素有：①提高可吸收组分 A 的分压 pA或 降低溶液中组分 A 的浓度 cA，均可增加传质动力；②增大传质界面 F 可增加质量 传递，如细化喷淋的吸收液液滴以增大总传质面积；③延长气液的接触时间 t， 如通过控制气流速度来确定；④增大总传质系数 K，即减小传质阻力，可以明显 强化传质过程。 如果是 HA 值很大的易溶气体，由式(7－5)可见，传质总阻力几乎等于气相 传质阻力，即传质阻力主要在气相，此种情况称为气膜控制，其特点是只要气相 组分分压略为增加，则液相中相应的平衡浓度就会增加很多，如水对 HCl、NH3 的吸收；对 HA 值很小的难溶气体，由式(7－4)可见，传质总阻力几乎等于液相 传质阻力，即传质阻力主要在液相，称为液膜控制，这种情况即使气相组分分压 有较大的变化，液相的浓度变化也很小，如用水吸收 CO2、O2，N2、CO、H2S 等； 而中等溶解度气体，气膜阻力与液膜阻力均不能忽略，称为两膜控制，如水对 SO2的吸收