《化工原理》课程教学资源（PPT讲稿）第二章 吸收 2.2.6 吸收过程的机理 2.2.7 吸收速率方程式

2.2.6吸收过程的机理 吸收操作是气液两相间的对流传质过 程。对于相际间的对流传质总量，其传质 机理是复杂的，为使问题简化，通常对对 流传质过程作一定的假定，即所谓的吸收 机理，亦称传质模型

1 2.2.6吸收过程的机理 吸收操作是气液两相间的对流传质过 程。对于相际间的对流传质总量，其传质 机理是复杂的，为使问题简化，通常对对 流传质过程作一定的假定，即所谓的吸收 机理，亦称传质模型

相际对流传质三大模型： >双膜模型（惠特曼) >溶质渗透模型 界面 >表面更新模型 气相湍流主体 液相湍流主体 双膜模型 PA CA 2

2 相际对流传质三大模型： Ø双膜模型（惠特曼） Ø溶质渗透模型 Ø表面更新模型 双膜模型 pA pAi cAi cA 气相 液相 G L E

双膜模型的基本论点（假设） (1)气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存 在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子护 散方式通过气膜和液膜。 (2)相界面处两相达平衡，无扩散阻力。 (3)有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以 涡流扩散的形式传质。 双膜模型也称为双膜阻力模型 适用于描述具有固定相界面的系统及速度不高的两流体间 3 的传质

3 双膜模型的基本论点（假设） （1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存 在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩 散方式通过气膜和液膜。 （2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。 （3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以 涡流扩散的形式传质。 双膜模型也称为双膜阻力模型 适用于描述具有固定相界面的系统及速度不高的两流体间 的传质

2.2.7 吸收速率方程式 描述吸收速率与吸收推动力之间关系的数学表达式 吸收速率方程式的通用表达式： 吸收速率N=吸收系数X推动力 吸收速率三 推动力 阻力 阻力=1/吸收系数 4

4 2.2.7 吸收速率方程式 描述吸收速率与吸收推动力之间关系的数学表达式 吸收速率方程式的通用表达式： 吸收速率NA＝吸收系数×推动力 阻力＝1/吸收系数 阻力 推动力 吸收速率＝

一、气膜吸收速率方程 NA= Dp Dp RTZ GPBm PA-PAi) kG= RTZ GPBm (PA-PAi) NA=kG(PA-PAi) NA 1/ka k。一以分压差表示推动力的气膜吸收系数， kmol/(m2.skPa)。 1/kG 气膜传递阻力 5

5 (p p ) RTz p Dp N A A i G Bm A   ( ) A G A Ai N  k p  p G Bm G RTz p Dp k  ——以分压差表示推动力的气膜吸收系数， kmol/（m2·s·kPa）。 G k 一、气膜吸收速率方程 G A Ai A 1/ ( ) k p p N   1/kG 气膜传递阻力

NA=k,(y-y) N= （y-y) 1/ky 1/ky 气膜阻力 飞，一气膜吸收系数，kmoW(m2-s); Py一一界面处溶质A的分压、摩尔分率 由道尔顿分压定律： PA=PY PAi=Pyi NA=kG(PA-PAi)=kGp(y-yi)=ky(y-yi) ky =pkG 6

6 ( ) A y i N  k y  y y k ——气膜吸收系数，kmol/（m2·s）； 由道尔顿分压定律： p  py A i i p  py A p G k k y  ( ) ( ) ( ) A G A A i G i y i N  k p  p  k p y  y  k y  y Pi、yi－－界面处溶质A的分压、摩尔分率 y i k y y N 1/ ( ) A   1/ky 气膜阻力

二、液膜吸收速率方程 De-(ex-A) NA=kL(CAi-CA) Dc k1.= ZLCSm 液相传质速率方程有以下几种形式： NA=kL(CAi-CA) NA=kx(XAi-xA) 7

7 ( ) Ai A L m ' A c c z c D c N S   ( ) A L Ai A N  k c  c L Sm ' L z c D c k  液相传质速率方程有以下几种形式： ( ) A x Ai A N  k x  x ( ) A L Ai A N  k c  c 二 、 液膜吸收速率方程

k—以液相组成摩尔浓度表示推动力的液相 对流传质分系数，kmo/（m2 s.kmol/m3); 飞，—以液相组成摩尔分率表示推动力的液相 对流传质分系数，kmol/（m2s); 各液相传质分系数之间的关系： ks =ck 注意： 对流传质系数=f(操作条件、流动状态、物性) 8

8 kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液相 对流传质分系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）； x k ——以液相组成摩尔分率表示推动力的液相 对流传质分系数，kmol/（m2·s）； 各液相传质分系数之间的关系： L k ck x  注意： 对流传质系数=f (操作条件、流动状态、物性）

N=kx(X-X) NA=比-) 1/kx 1/kx 液膜阻力 kx一气膜吸收系数，kmoW(m2-s); X一一界面处溶质A的摩尔比 9

9 ( ) NA  kX Xi  X X i k X X N 1/ ( ) A   X k ——气膜吸收系数，kmol/（m2·s）； Xi－－界面处溶质A的摩尔比 1/kX 液膜阻力

三、界面上的浓度 1.一般情况 定态传质 NA =kG(PA-PAi)=kL(CAi-CA) 2.平衡关系满足亨利定律 NA=kG(PA-PAi)=kL(CAi-CA) CAi HPA PA-PAL=k k CA-CAi 10

10 定态传质 ( ) ( ) A G A Ai L Ai A N  k p  p  k c  c 1．一般情况 2．平衡关系满足亨利定律 ( ) ( ) A G A Ai L Ai A N  k p  p  k c  c H i c p Ai  A  、c p A i Ai 三、 界面上的浓度 G L A Ai A Ai k k c c p p    