《化工原理》课程教学资源（PPT讲稿）第二章 吸收2

回顾1.吸收操作的依据？2.写出Henry定律的四种表达形式？液,X23．怎样判断传质方向？传质的推动力？气,P2,min4.传质进行的极限？P2,min =E X2吸收塔混合气体,P1液,X1,maxPXi1max = xi = nX1,maxE1m

回顾 1. 吸收操作的依据？ 2. 写出Henry定律的四种表达形式？ 3. 怎样判断传质方向？传质的推动力？ 4. 传质进行的极限？ P2,min =E· x2 吸 收 塔 混合气体, p1 气, p2,min 液, x2 液, x1,max E p x 1 1,max = m y x x i i i 1 ,1max = 1 =  1

2. 2传质机理与吸收速率2. 2. 1分子扩散与菲克定律2. 2. 2.气相中的定态分子扩散2. 2. 3.液相中的定态分子扩散2. 2. 4扩散系数对流传质2. 2. 5.2. 2. 6吸收过程机理2. 2. 7吸收速率方程式2

2.2.1 分子扩散与菲克定律 2.2.2. 气相中的定态分子扩散 2.2.3. 液相中的定态分子扩散 2.2.4 扩散系数 2.2.5. 对流传质 2.2.6 吸收过程机理 2.2.7 吸收速率方程式 2.2 传质机理与吸收速率 2

吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤：溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递：溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的溶解过程；溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递分子扩散单相内物质传递的机理对流传质3

吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤： • 溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递； • 溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的 溶解过程； • 溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。 单相内物质传递的机理 分子扩散 对流传质 3

2. 2. 1分子扩散与菲克定律、分子扩散现象由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象一一分子传质（分子扩散）分子扩散在气相、液相、固相中均能发生。B4

2.2.1 分子扩散与菲克定律 一、分子扩散现象 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象－－分子 传质（分子扩散） 分子扩散在气相、液相、固相中均能发生。 A B 4 4

分子扩散现象：5

分子扩散现象： 5 5

在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差分子扩散：则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散，单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩扩散通量散的物质量，J表示，kmol/(m?s)。表征扩散过程进行的快慢温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一点处菲克定律：的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。6

在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差， 则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递 至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。 单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩 散的物质量，J表示，kmol/(m2·s)。表征扩散过程进 行的快慢 温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一点处 的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。 分子扩散： 扩散通量： 菲克定律： 6 6

duTu二dydcA=-DABdtdzQdxA（扩散通量），J一组分A单位时间单位面积上的扩散速率kmol/ (m2.s);dcA一组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m2）/m；dzDAB组分A在B组分中的扩散系数，m?/s。负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着浓度降低的方向进行7

z c J D d d A A = − A B JA——组分A单位时间单位面积上的扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2·s）； —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m； z c d d A DAB——组分A在B组分中的扩散系数，m2 /s。 负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿着浓度降 低的方向进行 dy du  =  dx Q dt q = = − A 7 7

PA=常数;当两组分为理想气体：福RTdca1 dpaDABdpDAB与DBA?dzRTdzRTdzCA+C=C=常数dcsdcBdzdz而且组分A沿z方向的扩通量等于B沿一的扩通量:.JA=-JdcBdcBAABHdzdz=DBA8结论：在由A、B两种气体所构成的混合物中，A和B的扩散系数相等

当两组分为理想气体： ; A A = = 常 数 RT p c A A d d 1 d d c p z RT z = z p RT D J d A B d A A = − dz dc ; J D dz dc J D B B B A A A = − A B = − cA +cB = c =常数 dz dc dz dcA B = − A B J = −J 而且组分A沿z方向的扩通量等于B沿− z的扩通量 DAB = DBA 结论：在由A、B两种气体所构成的混合物中，A和B的扩散系数相等 8 8 DAB与DBA?

注意：有时物质传递通量也可表示为该物质的浓度与其传递速度的乘积。对于任一点处物质A的扩散通量：JA=CAUDACA-该点处物质A的浓度uDA-该点处物质A沿z方向的扩散速度upa不等于在扩散温度下单个A分子的热运动速度。即使是气体，热运动很频繁，但分子不断改变它的热运动方向，使得扩散物质的分子沿特定方向前进的平均速度，扩散速度很小9

注意：有时物质传递通量也可表示为该物质的浓度与其传递速 度的乘积。对于任一点处物质A的扩散通量： A A z A A DA A D A J c u c u = − − 该点处物质 的浓度 该点处物质 沿 方向的扩散速度 uD A不等于在扩散温度下单个A分子的热运动速度。 即使是气体，热运动很频繁，但分子不断改变它的 热运动方向，使得扩散物质的分子沿特定方向前进的 平均速度，扩散速度很小。 9

2.2.2．气相中的稳态分子扩散等分子反向扩散，单向扩散分子扩散两种形式：1．等分子反向扩散及速率方程(1)等分子反向扩散TPTPPA2PA1APB1PB2JB10

2.2.2. 气相中的稳态分子扩散 分子扩散两种形式：等分子反向扩散，单向扩散。 1．等分子反向扩散及速率方程 (1)等分子反向扩散 JA JB T P pA2 pB2 T P pA1 pB1 1 2 10 10