宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 热通量q=gv/m] 双膜理论可以用四句话概括:相际两侧有双膜、溶质分子扩散过、界面平衡膜外匀、吸收膜层 阻力多。 实践证明:双膜理论适用于具有固定相界面(如填料塔)和低流速的情况。如果流速大时,双 膜理论则为新的理论(如对流扩散和界面动力状态理论)所取代。但提高流速可以增大吸收速率这 一结论,无论在理论上或在实践中仍然是正确的,故双膜理论具有实际意义 4.吸收质在气相与液相中稳定的分子扩散 (1)稳定扩散:体系各部分的组成不随时间而变化的扩散,即扩散速率为定值。 (2)吸收质A的主体扩散与分子扩散 界面 NH3空气 B N(扩)1Pa NB(扩)-A 气相中心区(气相NA(主) 液相中心区(液相 主体) NB(主) 吸收质的扩散 第三节气体吸收速率方程式 2.3.1吸收速率方程 、以压强差和浓度差表示的吸收分率方程 连续(生产)稳定(扩散),是气体吸收的前提,双膜理论是气体吸收的机理。 实践证明:吸收速率与气液接触面积成正比,与吸收的推动力(吸收质的分压差和浓度差)成 正比 其通式为:N=K4△由吸收质在气相中的分子扩散推导出斯蒂芬公式,即: DP A RT=GPBm (p-p)=k(p-p2) p-p (A)气膜 DC(c-c)=k(c-c)=∈ (B)液膜 二,C 式中一对流传质速率(扩散通量)[mo/m2 k一气膜吸收系数kmo/(m2·skPd k一液膜吸收系数kmm-s0mom) 设y和x分别为气相主体和液相主体中吸收质的摩尔分率,y和x1分别为界面上气液两相中吸 收质的摩尔分率,则在吸收过程中吸收质穿过气膜和液膜的速率分别为 11/32
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 11/32 热通量 2 W m S Q q = ）。 双膜理论可以用四句话概括：相际两侧有双膜、溶质分子扩散过、界面平衡膜外匀、吸收膜层 阻力多。 实践证明：双膜理论适用于具有固定相界面（如填料塔）和低流速的情况。如果流速大时，双 膜理论则为新的理论（如对流扩散和界面动力状态理论）所取代。但提高流速可以增大吸收速率这 一结论，无论在理论上或在实践中仍然是正确的，故双膜理论具有实际意义。 4．吸收质在气相与液相中稳定的分子扩散 （1）稳定扩散：体系各部分的组成不随时间而变化的扩散，即扩散速率为定值。 （2）吸收质 A 的主体扩散与分子扩散 吸收质的扩散 NB(主） NB(扩） NA(扩） ZG 气相中心区（气相 主体） NA(主） NH3 空气 PA A B 界面 PBi PAi A 液相中心区（液相 主体） 第三节 气体吸收速率方程式 2.3.1 吸收速率方程 一、以压强差和浓度差表示的吸收分率方程 连续（生产）稳定（扩散），是气体吸收的前提，双膜理论是气体吸收的机理。 实践证明：吸收速率与气液接触面积成正比，与吸收的推动力（吸收质的分压差和浓度差）成 正比。 其通式为： N = KA 由吸收质在气相中的分子扩散推导出斯蒂芬公式，即： ( ) ( ) G i i G i G Bm A k p p p p k p p RTz p DP N 1 − = − = − = （A） 气膜 ( ) ( ) L i i L i L Sm T A k c c c c k c c z c D C N 1 ' − = − = − = （B） 液膜 式中 NA—对流传质速率（扩散通量） kmol m s 2 G k —气膜吸收系数 kmol (m s kPa) 2 L k —液膜吸收系数 ( ) 2 −3 kmol m s kmolm 或 s m 设 y 和 x 分别为气相主体和液相主体中吸收质的摩尔分率， i y 和 i x 分别为界面上气液两相中吸 收质的摩尔分率，则在吸收过程中吸收质穿过气膜和液膜的速率分别为：
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 界面 C Y(X) (Y" 双膜扩散速率示意图 以摩尔分率表示的气液膜吸收速率方程 (A)式×一得 k,(-y) B)式x得:N=k(x-x)(2) 因为连续(生产)稳定(吸收),吸收质穿过气膜的速率必然等于穿过液膜的速率。 式中N-吸收质的吸收传质速率kmo1-m-2s y-y一气膜中的吸收推动力,摩尔分率差; x,-x一液膜中的吸收推动力,摩尔分率差 k,一气膜吸收传质分系数[km.m2s- k,一液膜吸收传质分系数[kmlm2s] (A)式 边N=边P()-) 所以 同理 k k 以摩尔分率表示的气、液相总吸收速率方程 界面上气液两相处于平衡状态,故在亨利定律适用的范围内即y2=mx1 另外,设与浓度x(摩尔分率)溶液平衡的气相中吸收质的摩尔分率为y 将y、y代入(2)式M。4,y=mx G-y)Y-y (3) 12/32
宁夏大学化学化工学院 化工原理电子教案 12/32 界面 双膜扩散速率示意图 二、以摩尔分率表示的气液膜吸收速率方程 c c x T = T c c x = （A）式 P P 得： ( ) A y i N = k y − y （1） （B）式 T T c c 得： N k (x x) A = x i − （2） 因为连续（生产）稳定（吸收），吸收质穿过气膜的速率必然等于穿过液膜的速率。 式中 NA—吸收质的吸收传质速率 −2 −1 kmolm s ； i y − y —气膜中的吸收推动力，摩尔分率差； x x i − —液膜中的吸收推动力，摩尔分率差； y k —气膜吸收传质分系数 −2 −1 kmolm s ； x k —液膜吸收传质分系数 −2 −1 kmolm s 。 （A）式 P P 左边 = N 1= N 右边 ( ) y i i G k y y P p P p P k = − = − 所以 y PkG k = 同理 x T x k = c k 三、以摩尔分率表示的气、液相总吸收速率方程 界面上气液两相处于平衡状态，故在亨利定律适用的范围内 即 i mxi y = 另外，设与浓度 x （摩尔分率）溶液平衡的气相中吸收质的摩尔分率为 y 则： y = mx 将 i y 、 y 代入（2）式 ( ) x i i x A k m y y y y m k N − = − = （3）