传质概述---化工原理第三版编课程课件

1、 在含有两个或两个以上组分的混合体系中，如果存在浓度梯度，某一组分（或某些组分）将有高浓度区向地浓度区移动的趋势，该移动过程称为传质过程。 分离过程包括非均相混合物的分离（机械分离）和均相物质的分离（传质分离）。机械分离：过滤、沉降等传质分离：吸收、蒸馏、干燥、萃取、膜分离等传质概述 一、化工生产中的传质过程二、相平衡与热平衡不同之处：达到相平衡时，一般两相浓度不相等。达到相平衡时，传质过程仍在进行，只不过通过相界面的某一组分的净传质量为零，因此属动态平衡。三、相组成的表示方法四传质方式重点：双膜理论、传质基本方程、操作线方程难点：双膜理论第六章 吸 收 第一节 气体吸收一、 吸收的定义 吸收

2、是气体混合物与作为吸收剂的液体接触，使气体中的某一或某些组分溶于液体的操作。吸收是分离气体混合物的重要单元操作之一。表示方法 A、B、S1 吸收操作的类型(1) 按吸收过程是否发生化学反应分类：物理吸收、化学吸收(2) 按吸收过程中体系的温度变化分类：等温吸收、非等温吸收(3) 按被吸收组分的数目分类：单组分吸收、多组分吸收2 吸收操作流程：用乙醇胺除去合成氨工艺中的co2二、 气液相平衡关系1、平衡分压和平衡溶解度：在一定温度下,使某一定量气体与一定量液体溶剂在密闭容器中接触,溶质向溶剂中转移。经过足够长的时间,气、液相浓度不在改变,宏观上传质过程停止,达成平衡。微观上是气体进出液体的分子数

3、相等,故称相际动平衡,简称相平衡。 达到平衡时,气相中溶质的压力称当时条件下的平衡分压p,而液相中所含溶质气体的浓度即为当时条件下的气体在液体中的溶解度。气体在液体中的溶解度Ca表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度气体在液体中的溶解度（204页）(1) 同一种气体：在一定温度下，气体组分的溶解度随该组分在气相中的平衡分压的增大而增大；而在相同平衡分压条件下，气体组分的溶解度则随温度的升高而减小。2) 不同的气体：根据上面的三个图，在同一温度，同一分压条件下，NH3、SO2、O2溶解度依次减小。 所以，对于不同种类的气体组分，欲得到相同浓度的溶液，易溶气体仅需控制较低的分压，而难溶气体则需较

4、高分压。3)总压的影响问题： 欲吸收空气中的氨气，设法增大其中空气的物质的量，氨气的溶解度受到怎样影响。那么整个气体体积缩小呢？溶解度只取决于溶质在气相中的分压结论： 加压和降温对吸收操作有利；反之，升温和减压有利于解吸。吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。 温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。 当总压不高（1/kLH，则 KG=kG吸收阻力主要集中在气膜中,这种吸收称为气膜控制。例如:用水吸收氨,氯化氢气体对于难溶气体,H很小,H/kG1/kL,，则 KL

5、=kL这种吸收称为液膜控制吸收,吸收阻力主要控制在液膜例如:用水吸收氧气,二氧化碳等 、为推动力 、为推动力 、为推动力 气 膜 NA=KG(p-pi) NA=kY(Y-Yi) kY=PkG/(1+Y)(1+Yi) NA=ky(y-yi) ky=PkG液 膜 NA=kL(Ci-C) NA=kX(Xi-X) kX=kLC/(1+Xi)(1+X) NA=kX(xi -X) kX=CkL气 相 NA=KG(P-Pe)KG=1/(1/kG+1/HkL) 气膜控制 KG=kG NA=KY(Y-Ye) KY=PKG/(1+Y)(1+Ye) KY=1/(1/kY+m/kX) 气膜控制时KY=kY NA=Ky

6、(y-ye) Ky=PKG Ky=1/(1/ky+m/kX) 气膜控制时Ky=ky 液相NA=KL(Ce -C) KL=1/(H/kG+1/kG) 液膜控制时KL=kLNA=KX(Xe -X) KX=KL. /(1+Xe)(1+X) KX=1/(1/mky+1/kx) 液膜控制时KX=kXNA=Kx(xe-x) Kx=CKL Kx=1/(1/mky+1/kx)液膜控制时Kx=kx 传质速率方程式的各种形式 建立和不断更新两相接触表面，使之具有尽可能大的接触面积和尽可能好的流体力学条件，以利于提高吸收速率，减少设备的尺寸，同时，气体通过设备的阻力要小，以节省动力消耗。五、 吸收塔简介1 吸收设备

7、的作用液体分布器气体出口液体入口塔壳填料液体再分布器支承栅板气体入口液体出口2 填料塔的结构与操作习题1 蒸汽管道的外径为壁面220 mm ,其上覆盖一层厚为200 mm 的保温层。蒸汽管外表面温度为177 ，保温层外表面温度为40 ，保温材料 = 0.52 + 910-4 t (w/m) 。求 每米管长之热损失。解：分离变量积分习题2 （传热综合问题） 在1m长的套管换热器中用热水将管内的果汁从t1=10 加热至t2=50 ，热水从进口温度T1=98 降至T2=68 ，两流体并流流动，求（1）欲将果汁加热至 t2=60 ，管长需增加多少米？ （2）若改用逆流操作后管长增加多少米？（上述各工况

8、下热水、果汁的流量，入口温度，所有的物性参数均不变且忽略热损失）解：换热器中两流体无相变化，则有Q=qm1cp1(T1-T2)=qm2cp2(t2-t1)Q=qm1cp1(98-68)=qm2cp2(50-10)（a） 当果汁加热至 t2=60 时，设水的出口温度为T2，根据题意有Q=qm1cp1(98-T2)=qm2cp2(60-10)（b）联立式a和b，解得： T2=60.5 对于第一种工况：对于第二种工况：由总传热速率方程： Q=KAtm ，可得代入数据得2.1 流体为并流时热水的出口温度仍为 T2=60.5 T1=98T2=60.5t1=10t2=60逆流时传热温度差为：代入数据得或采

9、用算术平均值代替2.2 流体为逆流时4-15题1、Q=qmr=941KW2、Tm=333K，Cp=2.19KJ/Kg.K Q=qm1cp1(T1-T2)=91.3KW3、 Cp=3.77 Q=qm1cp1(T1-T2)=126kw4、 tm=85 ,Cp=1.009 Q=qm2cp2(t2-t1)=54.7kw 5、p=250kpa,ts=127.2 , tm=83.6 , Cp=4.196 Q=qm1 r+cp1(Ts-T2)=1063kw4-161、根据公式 Q=qm1cp1(T1-T2)=qm2cp2(t2-t1)求得qm2=2080kg/h，qv2=qm2/=2080/997=2.09m3/h2、用水量增大，水出口温度应降低。由于水的比热容及密度变化不大，可认为不变从上面公式可知qv2与t2-t1成反比T2=36.9 4-191 、r=2168kJ/kgQ=qm1r=qv2 cp2(t2-t1)=9800kw所以qm1=1630kg/h2、已知k=800w/m2. ,水蒸汽p=300kpa，T1=T2=133.3 所以t1=53.3