化工原理第08章02

1、3.3 对流传质对流传质 类似于传热中的牛顿冷却定律类似于传热中的牛顿冷却定律 NA=kg(p-pi)=kL(Ci -C) =ky(y-yi)=kx(xi-x)注意推动力与传质注意推动力与传质(分分)系数一一对应。系数一一对应。传质分系数的确定传质分系数的确定 kg=f(,u,d,D)无因次化无因次化 , ,可得可得 Sh=AReBScC 关联式关联式降膜式吸收器，降膜式吸收器， Sh=0.023Re0.8Sc0.33 Re2100, Sc=0.63000DkdSh du ReDSc 3.5 传质理论传质理论有效膜理论有效膜理论 kD 定态定态溶质渗透理论溶质渗透理论 kD0.5 非定态非定态

2、表面更新理论表面更新理论 kD0.5非定态非定态实际实际 kD?降膜式降膜式 k实测实测D0.674 相际传质相际传质步骤：步骤：气相气相界面界面 界面溶解界面溶解 界面界面液相液相4.1 相际传质速率方程相际传质速率方程气相气相 NA=ky(y-yi)界面相平衡界面相平衡 yi=mxi液相液相 NA=kx(xi-x)消去消去xi, yixyiixiyiAkmkxxmyykxxkyyN 1)(11总传质系数总传质系数同样同样NA=KX(xe-x) , 有什么条件？有什么条件？ )(1eyxyeAyyKkmkyyN xyykmkK 11yxyxmKkmkK 111xyykmkK 11bmxy 4

3、.2 阻力控制阻力控制总阻力总阻力当当 时，气相阻力控制时，气相阻力控制 Kyky， Kxmky ，yiye例如，水吸收例如，水吸收NH3,HCl当当 时，液相阻力控制时，液相阻力控制 Kykx/m， Kxkx ，xixe 例如，水吸收例如，水吸收H2,CO2,O2xyykmkK 11xykmk 1xykmk 1由由NA=ky(y-yi)=kx(xi-x)得得由已知点由已知点(x,y)和和 斜率作直线与平衡线相交，斜率作直线与平衡线相交，得得(xi,yi)yxiikkxxyy yxkk 例例1：已知湿壁塔某一塔截面上气相：已知湿壁塔某一塔截面上气相主体的溶质浓度主体的溶质浓度y=0.05, 液

4、相溶质浓度液相溶质浓度x=0.01, 气相与液相传质系数分别为气相与液相传质系数分别为ky=510-4kmol/m2s, kx=810-4kmol/m2s, 亨利常数亨利常数m=2, 总压为总压为101.3kPa。试求：试求：推动力推动力y-ye, xe-x 总传质系数总传质系数Ky, Kx 传质速率传质速率NA将操作总压改为将操作总压改为162kPa，单位塔截面上的气体，单位塔截面上的气体质量流速不变，总压对气体粘度影响可忽略，计质量流速不变，总压对气体粘度影响可忽略，计算传质速率算传质速率NA 。解：解：推动力推动力y-ye=y-mx=0.05-20.01=0.03总传质系数总传质系数传质

5、速率传质速率015. 001. 0205. 0 xmyxxe4410821051111 xyykmkKsmkmol24/102 . 2 441081105211111 xyxkmkKsmkmol24/104 . 4 03. 0102 . 2)(4 eyAyyKNsmkmol26/106 . 6 总压增加后，由总压增加后，由 可知可知压强对液相压强对液相D, 无影响，所以对无影响，所以对kx无影响无影响.对对ky如何？如何？ m3/m2s , 与与P无关无关smkmolxxKNexA264/106 . 6015. 0104 . 4)( PEm 25. 121623 .101 mPPm3/183.

6、 0)()(023. 0DdGdDk PD1 P 03/13/2PDPRTPkky 操作压强增加对吸收是否有利？操作压强增加对吸收是否有利？0375. 001. 025. 105. 0 eyy4410825. 11051111 xyykmkKsmkmol24/108 . 2 64105 .100375. 0108 . 2)( eyAyyKNsmkmol26/105 .10 5 低含量气体吸收低含量气体吸收当气体浓度当气体浓度510%时时,有三个基本特点有三个基本特点:流率流率G,L沿塔为常量沿塔为常量. G,L单位单位kmol/m2s吸收过程是等温的吸收过程是等温的 热量衡算不必要，热量衡算不

7、必要， 相平衡关系不变相平衡关系不变传质系数为常量，传质系数为常量， kx, ky沿塔不变沿塔不变这三个特点也即数学描述的基本假定这三个特点也即数学描述的基本假定5.1物料衡算微分方程式物料衡算微分方程式数学描述数学描述:物料衡算物料衡算 吸收过程速率式吸收过程速率式塔截面积塔截面积 A（ ）单位容积内的有效吸收表面单位容积内的有效吸收表面 a m2/m3取微元塔段取微元塔段dh，则传质面积为，则传质面积为 aAdh 传质量为传质量为NAaAdh定态条件下定态条件下 进进=出出 GAy=GA(y+dy)+NAaAdh得得 - Gdy=NAadh同样，液相有同样，液相有 - Ldx=NAadh

8、NA=Ky(y-ye)=Kx(xe-x)24D 5.2 过程的基本方程式过程的基本方程式 - Gdy= Kya (y-ye)dh 传质单元高度传质单元高度, m 传质单元数传质单元数将变量分解成两部分将变量分解成两部分-变量分离法变量分离法HOG主要取决于设备，一般为主要取决于设备，一般为0.151.5mNOG含义含义 表示分离任务难易表示分离任务难易HOG的物理意义的物理意义 OGOGyyeyHNHyydyaKGdhH 120aKGHyOG 12yyeOGyydyN平平均均推推动动力力21yy 同样同样5.3 操作线和平均推动力操作线和平均推动力对塔段作物料衡算对塔段作物料衡算 Gy1+Lx

9、=Gy+Lx1得操作线得操作线表示同一塔截面上气液相浓度关系表示同一塔截面上气液相浓度关系dhxxaKLdxex)( OLOLxxexHNHxxdxaKLdhH 12011xGLyxGLy 找找y与与y-ye的关系的关系, 以便求取以便求取当相平衡线直线时，由操作关系当相平衡线直线时，由操作关系得得 y-ye=y-mx 12yyeyydy)(11yyLGxx 11mxyLmGyLmGy =常数常数=即即y与与y-ye之间为线性关系之间为线性关系对数平均推动力对数平均推动力LmGdyyyde 1)(2121yyyy )(2121eyydyyyydy 12212112)(yyeeyyeOGyyyydyyyyyydyNmyyyyyyyyy 21212121ln221122112121ln)()(lnmxym