上海交通大学：《食品工程原理》课程教学资源（PPT课件）第七章 吸收与蒸馏

第 七 章 ◼吸 ◼收 与 ◼蒸 ◼馏

第 七 章 ◼吸 ◼收 与 ◼蒸 ◼馏

本章学习的目的与要求 ◼ 了解扩散系数的影响因素； ◼掌握稳定分子扩散的基本计算与应用； ◼掌握等温条件下低浓度逆流吸收塔的计 算与应用； ◼掌握两组份连续精馏塔的计算； ◼掌握逐板计算法及图解法求解理论板数的 方法

本章学习的目的与要求 ◼ 了解扩散系数的影响因素； ◼掌握稳定分子扩散的基本计算与应用； ◼掌握等温条件下低浓度逆流吸收塔的计 算与应用； ◼掌握两组份连续精馏塔的计算； ◼掌握逐板计算法及图解法求解理论板数的 方法

7-1 传质学基础 ◼ 混合物组成的表示方法 名称 符号 定义 单位 质量浓度 ρA mA /V kg/m3 物质量浓度 cA nA /V kmol/m3 质量分率 aA mA /(mA+mB ) 无因次 摩尔分率 气—yA、 液—xA nA /(nA+nB ) 无因次 摩尔比 气—YA、 液—XA nA /nB 无因次

7-1 传质学基础 ◼ 混合物组成的表示方法 名称 符号 定义 单位 质量浓度 ρA mA /V kg/m3 物质量浓度 cA nA /V kmol/m3 质量分率 aA mA /(mA+mB ) 无因次 摩尔分率 气—yA、 液—xA nA /(nA+nB ) 无因次 摩尔比 气—YA、 液—XA nA /nB 无因次

扩散现象与分子扩散速率 ◼ Fick 定律 dz dc J D A A = − AB 式中JA——A组分在z方向上的扩散通量kmol/m2·s; cA——A组分的摩尔浓度kmol/m3； DAB——A组分在A、B的混合物中扩散时的扩散系数m2 /s “—”——表示散沿着浓度降低方向进行

扩散现象与分子扩散速率 ◼ Fick 定律 dz dc J D A A = − AB 式中JA——A组分在z方向上的扩散通量kmol/m2·s; cA——A组分的摩尔浓度kmol/m3； DAB——A组分在A、B的混合物中扩散时的扩散系数m2 /s “—”——表示散沿着浓度降低方向进行

扩散现象与分子扩散速率

扩散现象与分子扩散速率

扩散速率 ◼ 等 ◼ 摩 ◼ 尔 ◼ 扩 ◼ 散 = dz dp A dz dpB d z dp RT D dz dc N J D A A A = A = − = − 在任一固定的空间位置垂直于扩散 方向的截面上，单位时间内通过单 位截面积的A的净物质量，称为A的 传递速率，以NA表示。在等摩尔逆 向扩散中，物质A的传递速率应等 于它的扩散通量

扩散速率 ◼ 等 ◼ 摩 ◼ 尔 ◼ 扩 ◼ 散 = dz dp A dz dpB d z dp RT D dz dc N J D A A A = A = − = − 在任一固定的空间位置垂直于扩散 方向的截面上，单位时间内通过单 位截面积的A的净物质量，称为A的 传递速率，以NA表示。在等摩尔逆 向扩散中，物质A的传递速率应等 于它的扩散通量

等摩尔扩散速率 ◼ 对于气体 ( ) A pA1 pA2 RTz D N = − ( ) A A1 A2 c c z D N = − ◼ 对于液体

等摩尔扩散速率 ◼ 对于气体 ( ) A pA1 pA2 RTz D N = − ( ) A A1 A2 c c z D N = − ◼ 对于液体

单向扩散 气相主体JA p B 2 p B 气相A+B N A p B 1 N M p A 1 A p A 液相S+A J A p A 2 z (a) (b) (c) 气液相界面 ( ) A 1 A 2 Bm A p p pp RTZD N = − ( ) A 1 A 2 Bm A c c c c ZD N = − ◼ 气体◼ 液体

单向扩散 气相主体JA p B 2 p B 气相A+B N A p B 1 N M p A 1 A p A 液相S+A J A p A 2 z (a) (b) (c) 气液相界面 ( ) A 1 A 2 Bm A p p pp RTZD N = − ( ) A 1 A 2 Bm A c c c c ZD N = − ◼ 气体◼ 液体

单向扩散 单方向扩散的传质速率NA比等摩尔逆向 扩散时的传质速率JA大。这是因为在单方 向扩散时除了有分子扩散，还有混合物 的整体移动所致。p/pBm值越大，表明整 体移动在传质中所占分量就越大。当气 相中组分A的浓度很小时，各处pB都接近 于p即p/pBm接近于1，此时整体移动便可 忽略不计，可看作等摩尔逆向扩散。 p/pBm称为“漂流因子”或“移动因子”

单向扩散 单方向扩散的传质速率NA比等摩尔逆向 扩散时的传质速率JA大。这是因为在单方 向扩散时除了有分子扩散，还有混合物 的整体移动所致。p/pBm值越大，表明整 体移动在传质中所占分量就越大。当气 相中组分A的浓度很小时，各处pB都接近 于p即p/pBm接近于1，此时整体移动便可 忽略不计，可看作等摩尔逆向扩散。 p/pBm称为“漂流因子”或“移动因子”

扩散系数 一些组分在水中的扩散系数值（20℃） 物质 D／m2·s-1 物质 D／m2·s-l 物质 D／m2·s-1 乳糖 麦芽糖 葡萄糖 棉子糖 蔗糖 4.3×10-10 4.3×10-10 6.0×10-10 3.7×10-10 4.5×10-10 甘露醇 甘油 氨基甲酸酯 醋酸 氯化钠 5.8×10-10 7.2×10-10 9.2×10-10 1.92×10-9 1.35×10-9 二氧化碳 氯 氧 氨 氮 1.77×10-9 1.22×U-9 1.80×10 -9 1.76×10-9 1.64×10-9

扩散系数 一些组分在水中的扩散系数值（20℃） 物质 D／m2·s-1 物质 D／m2·s-l 物质 D／m2·s-1 乳糖 麦芽糖 葡萄糖 棉子糖 蔗糖 4.3×10-10 4.3×10-10 6.0×10-10 3.7×10-10 4.5×10-10 甘露醇 甘油 氨基甲酸酯 醋酸 氯化钠 5.8×10-10 7.2×10-10 9.2×10-10 1.92×10-9 1.35×10-9 二氧化碳 氯 氧 氨 氮 1.77×10-9 1.22×U-9 1.80×10 -9 1.76×10-9 1.64×10-9