《食品工程原理》课程PPT教学课件（A）第7章 吸收与蒸馏

第7章吸收与蒸馏

第7章 吸收与蒸馏

1传质学基础■1.1混合物组成的表示方法■1.2扩散现象与分子扩散速率计算■1.3对流传质与相间传质1.4传质设备简介

1 传质学基础 ◼ 1.1 混合物组成的表示方法 ◼ 1．2 扩散现象与分子扩散速率计算 ◼ 1．3 对流传质与相间传质 ◼ 1．4 传质设备简介

1.1混合物组成的表示方法两组分（A+B）混合物的组成换算①已知A的质量分数aA，换成摩尔分数XA：αAIMAαAIMXA=αIM+α/Mα/M+-α/M②已知A的摩尔分数XA，换成质量分数aA：XMXMXM+XMBXM+(I-X)MB③已知A的摩尔分数xA，换成摩尔比XA：XA-XAX1-XAXB式中：MA、MB分别为组分A和B的相对分子质量其它的见表7-1，2

1.1 混合物组成的表示方法 ◼ 两组分（A+B）混合物的组成换算： ◼ ①已知A的质量分数αA，换成摩尔分数xA： ◼ ②已知A的摩尔分数xA，换成质量分数αA： ◼ ③已知A的摩尔分数xA，换成摩尔比XA： ◼ 式中：MA、MB分别为组分A和B的相对分子质量。 ◼ 其它的见表7-1，2。 A A A B A A A A B B A A A M M M M M M x / (1 )/ / / / /       + − = + = A A A B A A A A B B A A A x M x M x M x M x M x M + (1− ) = +  = B A A A A x x x x X = − = 1

1.2扩散现象与分子扩散速率计算分子扩散：在同一相内有浓度差异时，因分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。1.2.1分子扩散与Fick定律扩散通量J：单位时间内通过单位面积传递的物质的量，kmol/(m2.s)■费克定律：当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处的扩散通量与该位置上的浓度梯度成正比，即：dCAJA=-DABdz

1．2 扩散现象与分子扩散速率计算 ◼ 分子扩散：在同一相内有浓度差异时，因分子的无 规则热运动而造成的物质传递现象。 ◼ 1．2．1 分子扩散与Fick定律 ◼ 扩散通量J：单位时间内通过单位面积传递的物质 的量，kmol/(m2.s)。 ◼ 费克定律： 当物质A在介质B中发生扩散时，任一点处的扩散 通量与该位置上的浓度梯度成正比，即： dz dC J D A A = − AB

式中：DAB-A组分在A和B的混合物中的扩散系数，m2/s。JB=-DadCe同样，对B组分有式中：DBA-B组分在A和B的混合物中的吧扩散系数。当扩散发生在理想气体或理想溶液中时，有DAB=DBA=D，故以后用D表示双组分物系的扩散系数

◼ 式中：DAB-A组分在A和B的混合物中的扩散系 数，m2/s。 ◼ 同样，对B组分有 ◼ 式中：DBA-B组分在A和B的混合物中的 扩散系数。 ◼ 当扩散发生在理想气体或理想溶液中时， 有 DAB=DBA=D，故以后用D表示双组分物系的 扩散系数。 dz dC J D B B = − BA

1.2．2稳定分子扩散速率■传递速率NA：单位时间内通过单位面积的A物质的量，kmol/(m2.s）■（1)等摩尔逆向扩散如图所示，两容器内有浓度不同的A，B两种气体的混合物，其中PA1>PA2，PB1<PB2，P，T相同

1．2．2 稳定分子扩散速率 ◼ 传递速率NA：单位时间内通过单位面积的A 物质的量，kmol/(m2.s)。 ◼ (1)等摩尔逆向扩散 ◼ 如图所示，两容器内有浓度不同的A，B两 种气体的混合物，其中PA1＞PA2，PB1＜ PB2，P，T相同

JAPAPAlpp2PBlPB2RJB(a)pPB2PAlPA2PB1Z2Z12(b)

■由费克定律，得：N,=J,=-DdCdz稳定条件下，NA=JA=常数，对上式积分，有N|dz=-D[dC0CAD(CAL - C A2)■或V1

◼ 由费克定律，得： ◼ 稳定条件下，NA=JA=常数，对上式积 分，有 ◼ 或 dz dC N J D A A A = = −   = − z C C A A A A N dz D dC 0 2 1 z D C C N A A A ( ) 1 − 2 =

P口对于理想气体，有RTD(PAI -P12■代入上式，可得：NRTz■式中R为通用气体常数，R=8.314J/（mol.K）■注意：由于NA（JA）的单位用kmol/(m2.s)，为与之相对应，气体的压强需用kPa

◼ 对于理想气体，有 ◼ 代入上式，可得: ◼ 式中R为通用气体常数，R=8.314J/(mol.K)。 ◼ 注意：由于NA（JA）的单位用kmol/(m2.s)，为 与之相对应，气体的压强需用kPa。 RT P V n C A A A = = RTz D P P N A A A ( ) 1 − 2 =

(2)单向扩散如图所示，在密闭容器中放上一定的碱液，上方为含CO2（A）的空气(B)气体压强一定（盖子可上下自由滑动），则在汽液相界面上A组分会不断向液相中扩散、溶解

(2)单向扩散 ◼ 如图所示，在密闭容器中放上一定的 碱液，上方为含CO2（A）的空气(B)， 气体压强一定（盖子可上下自由滑 动），则在汽液相界面上A组分会不断 向液相中扩散、溶解