华中农业大学：《食品工程原理》课程教学资源（PPT课件）第六章 吸收

第六章吸收 重点:双膜理论、传质基本方程、操作线方程 难点:双膜理论

重点：双膜理论、传质基本方程、操作线方程 难点：双膜理论 第六章 吸 收

第一节物质传递原理 传质分离操作在生产中的应用 分离过程包括机械分离和传质分离。 机械分离:过滤、沉降等 传质分离:吸收、蒸馏、干燥、萃取、膜分离等 在含有两个或两个以上组分的混合体系中,如果存在浓 度梯度,某一组分(或某些组分)将有高浓度区向地浓度区 移动的趋势,该移动过程称为传质过程

传质分离操作在生产中的应用 在含有两个或两个以上组分的混合体系中，如果存在浓 度梯度，某一组分（或某些组分）将有高浓度区向地浓度区 移动的趋势，该移动过程称为传质过程。 分离过程包括机械分离和传质分离。 ➢机械分离：过滤、沉降等 ➢传质分离：吸收、蒸馏、干燥、萃取、膜分离等 第一节 物质传递原理

物质传递的三个步骤: 1扩散物质从一相的主体扩散到两相界面(单相中的扩散) 2在界面上的扩散物质从一相进入另一相(相际间传质); 3进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散(单相中的扩散); 界面 气相组分 组分液相 主体 主体

界面 气相 主体 组分 组分 液相 主体 1 扩散物质从一相的主体扩散到两相界面（单相中的扩散）； 2 在界面上的扩散物质从一相进入另一相（相际间传质）； 3 进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散（单相中的扩散）； 物质传递的三个步骤：

物质在单相中的扩散 物质在单相中的传递靠扩散,发生在流体中的扩 散有分子扩散和涡流扩散两种。 分子扩散:依靠分子的无规则热运动,主要发生在静止或 层流流体中。 拐流扩散:依靠流体质点的湍动和旋涡而传递物质,主要 发生在湍流流体中

物质在单相中的传递靠扩散，发生在流体中的扩 散有分子扩散和涡流扩散两种。 分子扩散：依靠分子的无规则热运动，主要发生在静止或 层流流体中。 涡流扩散：依靠流体质点的湍动和旋涡而传递物质，主要 发生在湍流流体中。 物质在单相中的扩散

分子扩散与菲克定律 1分子扩散 B A B 分子扩散:在一相内部存在浓度差或浓度梯度的情况下,由于分子的无规 则运动而导致的物质传递现象。分子扩散是物质分子微观运动的结果。 扩散通量:单位时间内单位面积上扩散传递的物质量,其单位为mol(m2s)

A B B A B A B 分子扩散：在一相内部存在浓度差或浓度梯度的情况下，由于分子的无规 则运动而导致的物质传递现象。分子扩散是物质分子微观运动的结果。 扩散通量：单位时间内单位面积上扩散传递的物质量，其单位为mol/(m2·s)。 一、分子扩散与菲克定律 1 分子扩散

2菲克(Fick)定律 当物质A在介质B中发生扩散时,任一点处物质A的扩散通 量与该位置上A的浓度梯度成正比,即: AB 式中J物质A在z方向上的分子扩散通量,kmol(m2s) dC物质A的浓度梯度,kmom4 DA物质A在介质B中的分子扩散系数,m2/s 负号—表示扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的

dz dC J D A A = − AB 式中 JA——物质A在z方向上的分子扩散通量，kmol/(m2 s) dCA/dz——物质A的浓度梯度，kmol/m4 DAB——物质A在介质B中的分子扩散系数，m2 /s 负号——表示扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的。 当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处物质A的扩散通 量与该位置上A的浓度梯度成正比，即： 2 菲克（Fick）定律

、气相中的稳定分子扩散 1等分子反向扩散 A P 假定:PA1>PA2 P B BI PB PBISPB2 D 2 PAI+PBIPA2+PB2=A 在总压相同的情况下,联通管内任一截面上单位时间单位 面积上向右传递的A分子的数量与向左传递的B分子的数量必 定相等,此现象称为等分子反向扩散

假定：pA1> pA2 pB1< pB2 pA1+ pB1= pA2 + pB2 =P pA1 pB1 pA2 pB2 p P A B 1 2 在总压相同的情况下，联通管内任一截面上单位时间单位 面积上向右传递的A分子的数量与向左传递的B分子的数量必 定相等，此现象称为等分子反向扩散。 二、气相中的稳定分子扩散 1 等分子反向扩散

对于等分子反向扩散JA=-JB 在任一固定的空间位置垂直于扩散方向的截面上,单位时 间通过单位面积的A物质的量,称为A的传递速率,以N表示。 对于单纯的等分子反向扩散,物质A的传递速率应等于A的 扩散通量。 d di D A rt dz 注意:在上述条件下,扩散为稳定过程,M为常数; p4-z呈线性关系

在任一固定的空间位置垂直于扩散方向的截面上，单位时 间通过单位面积的A物质的量，称为A的传递速率，以NA表示。 对于等分子反向扩散 JA= - JB 对于单纯的等分子反向扩散，物质A的传递速率应等于A的 扩散通量。 dz dp RT D dz dC N J D A A A = A = − = − 注意：在上述条件下，扩散为稳定过程，NA为常数； pA—z呈线性关系

P PAl Ppp p BI 上式分离变量并积分, 积分条件为:z1=0,pA=pA1;Z2=Z,pA=pA2 D RTE (pa-pu)

上式分离变量并积分， 积分条件为：z1=0，pA=pA1；z2=z，pA=pA2 ( ) A pA1 pA2 RTz D N = − P pA1 pB1 z1 P pB2 pA2 z2

2单向扩散 界面 在气体吸收中溶质A溶 总压 p 解于溶剂中,惰性气体B不 PBA 溶解于溶剂中,则液相中 pp B 不存在组分B,此过程为组 分A通过另一“静止”组 PA 分B的单向扩散。 气相主体 BM B J、J液相 分子扩散; 总体流动:

在气体吸收中溶质A溶 解于溶剂中，惰性气体B不 溶解于溶剂中，则液相中 不存在组分B，此过程为组 分A通过另一“静止”组 分B的单向扩散。 p 总压p 界面 pB,i 气 相 主 体 液相 NBM NAM JB JA 0 pA,i pB pA z 分子扩散； 总体流动： 2 单向扩散