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1、1,2.1.3 相平衡在吸收過程中的應用,1 判斷過程進行的方向因自發(fā)進行過程總是趨向體系的平衡方向的，如圖中A、B點所示。 A點: yye; xxe 溶質向氣相轉移 解吸過程,2,2 確定傳質過程的推動力,組成為 y，x的氣液相接觸，傳質推動力如圖所示： A點： ； B點： 若氣、液相濃度分別以p,c 表示，則推動力為,表示解吸推動力。,表示吸收推動力。,3,（3）判斷過程進行的極限,過程進行的極限：最終達平衡， 平衡濃度為極限狀態(tài) 吸收過程極限y降至最小為ye, 解吸過程x降至最小為xe。,,（4）相平衡限制了離開吸收塔時的,氣相最低濃度Y2min和 液相最高濃度X1
2、max,4,含SO2為10（體積）的氣體混合物與濃度C為0.020kmol.m-3的SO2水溶液在一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為pe1.62C（大氣壓） ，則SO2將從相向相轉移， 以氣相組成表示的傳質總推動力為____大氣壓. 用亨利系數(shù)E表達的亨利定律表達式為_______________.在常壓下,20時, 氨在空氣中的分壓為69.6mmHg, 與之平衡的氨水濃度為10(kg NH3(100kg)-1H2O).此時亨利系數(shù)E=________,相平衡常數(shù)m=______.,思考題,5,在常壓下,測定水中溶質A的摩爾濃度為0.56Kmol/m3,此時氣相中A的平衡摩爾分率為
3、0.02,則此物系的相平衡常數(shù)m=______。當其他條件不變，而總壓增加一倍時，相平衡常數(shù)m=_____，此時的亨利系數(shù)E=_____，而溶解度系數(shù)H______。,在總壓p=500KN/m，溫度t=27下使含 CO23.0（體積）的氣體與含CO2370g/m 的水相接觸，試判斷是發(fā)生吸收還是解吸？并計算 以CO2的分壓差表示傳質總推動力。 已知：在操作條件下，亨利系數(shù)E=1.73105KN/m 。水溶液的密度可取1000Kg/ m，CO2的分子量44。,6,第二節(jié) 吸收速率,兩個基本問題：一是過程的極限，取決于吸收的相平衡關系； 另一是過程的速率。 氣液傳質過程: 三個基本步驟 溶
4、質由氣相主體 相界面，（相內傳質） 溶質組分在界面上發(fā)生溶解進入液相。 （相際傳質） 由界面 液體主體傳遞。（相內傳質） 溶解過程易進行的，其阻力很小。通常認為界面上氣液兩相的溶質濃度滿足平衡關系。 總傳質過程速率將由相內傳質速率所決定,,,溶質氣體是憑借擴散完成吸收的。 擴散=分子擴散+渦流擴散。,7,2.2.1分子擴散與傳質,（1）分子擴散---費克定律（Fick）,,靜止或層流運動的流體,1.分子運動向各方向是無規(guī)則的 2.分子微觀運動的結果 3.在濃度高處的分子向濃度低方向擴散，和濃度梯度有關，表現(xiàn)為數(shù)量大，效率高,a.分子擴散 是在相內部因濃度梯度的存在，由于分子的無規(guī)
5、則熱運動而產生的物質傳質現(xiàn)象,8,b. 費克定律,Fick定律：單位時間通過單位面積物質的擴散量與濃度梯度成正比。與傅立葉定律 相似,只要存在濃度差，必然會產生分子擴散 是描述分子擴散的基本規(guī)律,JA組分A沿Z方向的擴散通量kmol/m2s； CA組分A在混合物中摩爾濃度kmol/m3 ; DAB組分A在A、B混合物中的擴散系數(shù)，m2 /s。 負號擴散方向沿A濃度降低的方向進行,9,（2）等分子反向擴散,由A、B組成均相混合物中，若維持各點T,p,C=constant,當其內部存在A、B組分濃度分布時，則就會發(fā)生A、B兩組分的等分子反向擴散.,10,其擴散通量：JA=-JB,對雙組分混合物，穩(wěn)
6、定擴散條件下： 因混合物中各點總濃度不變：Cm=CA+CB DAB=DBA=D,雙組分物系中當各處的濃度相等時，有A的擴散，必然伴有B的分 子擴散，二者擴散速率相等，方向相反。 擴散方向上沒有流體的宏觀運動，通過PQ面的凈物質量為零。 前提：氣液界面能等速率地向氣相提供組分B,11,體現(xiàn)在精餾過程中： 1mol A 氣 液 1mol B 液 氣,對于穩(wěn)態(tài)擴散則有：,,,,,,傳質速率的大小主要是分子擴散的貢獻。,對于氣相：,12,（3）單向擴散與主體流動,在氣體吸收過程中，由于液相中不存在物質B，故不可能向界面提供組分B。（不再是等分子反向擴散），而是
7、組分A的單向擴散 單向擴散：一組分通過另一個靜止組分的擴散,,13,在相界面處，A可溶于液相，B不溶于液相。 A在濃度梯度作用下從氣相主體向界面i-i處擴散，在界面發(fā)生溶解，進入液相，其通量為JA。 界面處A溶于液相中，B在界面處積累。如圖（b)所示, 產生反向擴散，其通量JA=-JB 。 界面處A組分的溶解和B組分的反擴散，無液相分子通過界面向氣相補充，導致界面處氣相總濃度下降，即總壓下降，使氣體與界面之間產生微小的壓差，從而產生混合氣主體向界面遞補的流動，這種遞補流動稱之為主體流動。,14,主體流動使A、B組分向截面擴散通量提高，分別是Nb,A、Nb,B,即：Nb=Nb,A+Nb,B Nb為主體流動對傳質速率總的貢獻 當有主體流動存在時傳質速率由兩部分組成，即分子擴散及主體流動的速率所組成。,15,穩(wěn)態(tài)下,,,,,分離變量,取B組分分壓的對數(shù)平均值,,16,以液相及氣相為推動力的傳質速率方程： 、 稱為漂流因子，其值大于1。 有主體流動存在的傳質速率大于單純的分子擴散反映主體流動對傳質速率的貢獻。 描述吸收過程的傳質：氣相中的A不斷溶解，B不能進入液相。,
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