化工原理吸收课件

24十二月20221化工原理吸收17十二月20221化工原理吸收2、与蒸馏比较1）同为分离均相物系的气－液传质操作；2）第二个物系蒸馏：产生气相直接得A、B。吸收：外界引入气相不能直接得A、B，需二次分离。3）蒸馏：双向传质吸收：单相传质B、S停滞组份。六、脱吸：当pA>pA*时，进行着吸收逆过程－脱吸。2.1气体吸收的相平衡关系2.1.1气体的溶解度一、溶解度：A、BSACA*T、P一定，气体在液体中的饱和浓度。表明吸收过程可能达到的极限程度。二、温度对溶解度的影响单组份、组分数C＝3、（A、B、S）、相数Φ＝2。相律：F＝C－Φ＋2＝3－2＋2＝3CA*＝f(t、P总、PA）低压下,t一定CA*＝f(PA）2、与蒸馏比较1）同为分离均相物系的气－液传质操作；2）第二三、不同气体溶解度差异（同一溶剂）举例：NH3、SO2、O2在水中的溶解度与pA*之间关系。溶液浓度一定，易溶气体pA*难溶气体pA*同种溶质，T而溶解度结论：加压、降温对吸收有利。三、不同气体溶解度差异（同一溶剂）举例：NH3、SO2、O22.1.2亨利定律一、亨利(Henry)定律P总不高，T一定，p*=Ex(2-1)说明：1、p*、x、E（亨利系数，压强单位）xp*实际浓度平衡分压2、适用于t一定，理想溶液。E为该t下纯溶质p°;3、用于难溶、较难溶气体（或易溶稀溶液）；4、难溶气体，E为常数；5、E由实验测定，查手册（P78）；6、E＝f（T），TE（即TCA*),因此,难溶E,而易溶E二、Henry定律的其它形式1、说明：①C为体积摩尔浓度［kmol/m3]；②H为溶解度系数[kmol/kN.m］；③H～E关系：推导：1m3：溶质［kmol/m3]溶剂则④H=f（T）TH易溶H难溶H2.1.2亨利定律一、亨利(Henry)定律P总不高2、y*=mx(2-5)说明：①m相平衡常数，无因次；②m～E：与y*=mx比较：③m实验值m=f(T)TP总m(x)不利。3、B、S摩尔量不变（基准）代入y*=mx：低浓度：XYp*=Ex(2-1)y*=mx(2-5)2、y*=mx(2-5)说明：①m相平衡常数2.1.3吸收剂的选择1、溶解度；2、选择性；3、挥发度；4、粘性；5、其它。2.1.4相平衡关系在吸收过程中的应用1、判断传质进行的方向传质方向为：气相液相吸收反之，传质方向为：液相气相脱收总之，溶质传递的方向是趋于平衡的方向。2、确定传质的推动力3、指明传质过程进行的极限2.1.3吸收剂的选择1、溶解度；2、选择性；3、挥发2.2吸收机理与吸收速率吸收glA扩散分子扩散涡流扩散:流体分子无规则的热运动而传递物质。（静止或滞流）：靠流体质点的湍动和旋涡而传递物质的。（湍流）2.2.1分子扩散与菲克（Fick）定律一、分子扩散1、概念在单相内部有浓度差的条件下，分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。简称扩散。2.2吸收机理与吸收速率吸收glA扩散分子扩散涡2、举例AB传递方向：A、B各自沿着浓度降低的方向传递。推动力：浓度差。二、菲克（Fick）定律JA－物质A在Z方向上的扩散通量，kmol/(m2.s);－A的浓度梯度，kmol/m4;DAB－物质A在介质B中的分子扩散系数。负号－表明扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的。A、B在Z方向互为相反值：而且，根据Fick定律：作业：P150－1、22、举例AB传递方向：A、B各自沿着浓度降低的方向传递。推动2.2.2气相中的稳定分子扩散一、等分子反向扩散pA1

>pA2,pB2

>pB1两容器T、P相同。精馏传递速率NA：在任意固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的物质量A［kmol/m2.s]。NA不涉及传递形式。推导NA计算式：1、现象2、传递速率NA(传质速率）NA＝JA稳定过程，NA为常数。因而也是常数，故pA～Z为直线关系。（2－15）0pA1ZpA22.2.2气相中的稳定分子扩散一、等分子反向扩散pA二、一组分通过另一停滞组分的扩散1、过程分析①JA＝－JB（分子扩散）②总体流动：A、B两种物质并行的递补运动。③单向扩散与等分子反向扩散的区别等分子反向扩散：NA＝JA单向扩散：NA＝JA＋总体流动2、NA计算式N－总体流动的通量，［A、B总物质量／m2.s］；其中，A、B的通量各为：二、一组分通过另一停滞组分的扩散1、过程分析①JA＝－JB若扩散在气相：积分:0zpB1pB2解得：故则：若扩散在气相：积分:0zpB1pB2解得：故则：式中：1、2两截面上物质B分压的对数平均值，kpa。－漂流因数，无因次。说明：①与(2-16)比较,多P/PBm

,

使NA(pB)③(2-16)式适于精馏；（2－20）式适于吸收。pAP≈pBm总体流动≈0②pA式中：1、2两截面上物质B分压的对数平均值，kpa。－漂流因2.2.3液相中的稳定分子扩散2.2.4扩散系数一、D物理意义单位浓度梯度下的扩散通量。反映某组分在介质中扩散的快慢。二、复杂之处①至少有两种物质,有多种配合方式；②随温度变化较大；③与总压（气体）或浓度（液体）有关；④文献中数据不全，应用时常估算。三、扩散系数D（P90）2.2.3液相中的稳定分子扩散2.2.42.2.5对流传质1、涡流扩散凭籍流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象。

式中：D—分子扩散系数，m2／s；DE一涡流扩散系数，m2／s；dcA/dz一沿z方向的浓度梯度，kmol／m4；J—扩散通量，kmol／(m2·s)。DE不是物性，与湍动程度有关。2、对流传质气相：液相：作业：复习所讲。2.2.5对流传质1、涡流扩散凭籍流体质点的湍动和旋涡2.2.6吸收过程的机理1、双膜理论(1)目的：建立传质速率方程。(2)双膜理论①传质过程②双膜理论基本论点：1）相界面，滞流膜层，分子扩散；2）相界面处达于平衡；3）流体主体为湍流，膜层内存在也称双阻力理论。吸收为通过两膜层的传质。2.2.7吸收速率方程式1)吸收速率NA：单位相际传质面积上，单位时间内吸收的溶质量。2)NA所能解决的问题：1）一定吸收任务，所需设备尺寸；2）核算混合气体通过指定设备所能达到的吸收程度。2.2.6吸收过程的机理1、双膜理论(1)目的：建3)吸收速率方程式：浓度差1／吸收系数吸收速率＝吸收系数×推动力4)膜吸收速率（指单一相）N气膜N液膜稳定操作：N气膜＝N液膜气膜吸收速率N气膜＝气膜吸收系数（ｋ）×推动力液膜吸收速率N液膜＝液膜吸收系数（ｋ）×推动力1、气膜吸收速率方程式气相主体相界面一定条件下：故令：(1)3)吸收速率方程式：浓度差1／吸收系数吸收速率＝吸收系kG—气膜吸收系数，kmol/(m2.s.kpa)1／kG为气膜阻力，＊1／kG与（p-pi)相对应。(2)气相组成以摩尔分率表示时：y-溶质A在气相主体中的摩尔分率；yi-溶质A在相界面处的摩尔分率。(3)kG～ky关系P总压不高时，p=Py及pi=Pyiky=PkG(2-35)ky-气膜吸收系数［kmol/(m2.s)]1／ky为气膜阻力，＊1／ky与（y-yi)相对应。2、液膜吸收速率方程式令kL—液膜吸收系数，kmol/(m2.s.kmol/m3)或m/s。1／kL为液膜阻力，＊1／kL与（ci-c)相对应。(1)kG—气膜吸收系数，kmol/(m2.s.kpa)1／kG为(2)液相组成以摩尔分率表示时：(3)kL～kx关系因为kx—液膜吸收系数，kmol/(m2.s)1／kx为液膜阻力，＊1／kx与（xi-x)相对应。3、界面浓度(1)界面处气液浓度符合平衡关系；(2)稳定情况下：液相浓度气相分压oEpcA斜率Icipi4、总吸收系数及其相应的吸收速率方程式(3)求出界面浓度(1）为避开界面浓度，仿效间壁传热的处理方法。用主体浓度差表示推动力。(2）与传热不同点：p与x不能相减，即使y与x也不能相减。(2)液相组成以摩尔分率表示时：(3)kL～kx关系因为kx(3）吸收过程的总推动力＝任一相主体浓度与平衡浓度差。1)以(p-p*)表示总推动力的吸收速率方程式p*与c成平衡，p为气相主体分压。若系统服从亨利定律：根据双膜理论：气相速率方程式改写成两式相加，得：令则说明：①KG气相总吸收系数[kmol/m2.s.kpa];②(p-p*)为总推动力；③1/KG为总阻力,由1/kL、1／kG两部分；④易溶气体H当kL≈kG时则KG≈kG气膜控制(3）吸收过程的总推动力＝任一相主体浓度与平衡浓度差。1)以气膜控制(看图)：气膜控制液膜控制2)以（c*-c）表示总推动力的吸收速率方程式c*与p成平衡，若系统服从亨利定律：将上两式代入则说明：①KL液相总吸收系数[kmol/m2.s.kmol/m3];②(p-p*)为总推动力；也称液相总吸收速率方程式；③1/KL为总阻力,由1/kL、H／kG两部分；④难溶气体H当kL≈kG时则KL≈kL⑤液膜控制，（看图）气膜控制(看图)：气膜控制液膜控制2)以（c*-c）表示总中等溶解度的气体吸收过程，气膜阻力与液膜阻力均不可忽略。3)以（Y-Y＊）表示总推动力的吸收速率方程式若操作总压P，则p=Py又知故同理（Y＊与X成平衡）简化：令则说明：①KY气相总吸收系数[kmol/m2.s]；②(Y-Y*)为总推动力；也称气相总吸收速率方程式；③1/KY为总阻力,为两膜总阻力；④当溶质在气相中浓度很小时，Y和Y＊都很小，于是KY≈KGP中等溶解度的气体吸收过程，气膜阻力与液膜阻力均不可忽略。3)4)以（X＊-X）表示总推动力的吸收速率方程式（X＊与Y成平衡）又知故同理代入简化：令则说明：①KX液相总吸收系数[kmol/m2.s]；②(X*－X）为总推动力；也称液相总吸收速率方程式；③1/KX为总阻力,为两膜总阻力；④当溶质在液相中浓度很小时，X＊和X都很小，于是KX≈KLC4)以（X＊-X）表示总推动力的吸收速率方程式（X＊与Y成5、小结1、两类吸收速率方程式膜系数相对应的速率式总系数相对应的速率式膜吸收速率方程式方程式吸收系数膜系数：kG［kmol/(m2.s.kpa)］推动力kL［kmol/(m2.s.kmol/m3)或m/s。］ky［kmol/(m2.s)]Kx［kmol/(m2.s)］总吸收速率方程式总系数：KG[kmol/m2.s.kpa]KL[kmol/m2.s.kmol/m3];KY[kmol/m2.s]KX[kmol/m2.s]5、小结1、两类吸收速率方程式膜系数相对应的速率式总系数相2、任何系数的单位都是［kmol/(m2.s.单位推动力］；3、推动力与阻力对应关系：例：表示总推动力时，1／kG为气膜阻力，1/HkL为液膜阻力。表示总推动力时，1/kL为液膜阻力。H／kG为气膜阻力，4、膜系数与总系数之间关系5、吸收速率方程式适用于，稳定吸收的吸收塔内任意截面上（不是全塔）。在整个吸收过程所涉及的浓度范围内，平衡关系为直线。作业：P151－7、82、任何系数的单位都是［kmol/(m2.s.单位推动力］；2.3吸收塔的计算实现传质过程板式塔填料塔：气液逐级接触；：气液连续接触。一、填料塔2.3吸收塔的计算实现传质过程板式塔填料塔：气液逐级二、填料1、拉西环2、槽鞍填料3、金属鲍耳环4、塑料鲍耳环5、金属环聚鞍6、规整填料二、填料1、拉西环2、槽鞍填料3、金属鲍耳环4、塑料鲍耳环5三、塔内流体流动方式：1、逆流2、并流三、塔内流体流动方式：1、逆流2、并流四、吸收塔工艺计算内容吸收剂用量；塔径；塔有效段高度（填料层高度）。2.3.1吸收塔的物料衡算和操作线方程1、物料衡算V—惰性气体量，kmol(B)／s；L—溶剂量，kmol(S)／s；Y1、Y2—溶质组分的摩尔比，kmol(A)／kmol(B)；X1、X2—液相溶质组分的摩尔比，kmol(A)/kmol(S)；注意：下标“1”为塔底，下标“2”为塔顶。一般情况下，吸收任务规定：V、Y1；如果已知L、X2、溶质回收率（吸收率）则：因此，可求得吸收液浓度X1。四、吸收塔工艺计算内容吸收剂用量；塔径；塔有效段高度（填料层2、吸收塔的操作线方程与操作线m-n截面与塔底端作A物料衡算：m-n截面与塔顶端作A物料衡算：以上两式称为逆流吸收塔的操作线方程式。OY2YY1TBAYXXX2X12、并流也用同样方法推导；3、因p>p*,所以BT线在OE线上方。脱吸在下方。说明：1、B称之为“浓端”，T称之为“稀端”；4、操作线方程是由物料衡算而来，与平衡关系无关，与操作条件以及设备结构无关。E2、吸收塔的操作线方程与操作线m-n截面与塔底端作A物料衡算2.3.2吸收剂用量的决定工艺给定：V、Y1、Y2。X2由工艺条件决定（或设计者选定）。L由设计者决定。一、液气比操作线斜率称为“液气比”。L／V反映单位气体处理量的溶剂消耗量的大小。LB点右移，X1推动力LB点左移，X1推动力B1二、最小液气比但操作费用增大。TB*线斜率为因V一定，Lmin1、2、非正常曲线3、符合亨利定律Y*＝mX2.3.2吸收剂用量的决定工艺给定：V、Y1、Y三、实际液气比指出：须保证填料表面充分润湿，有时可加大倍数。2.3.3塔径的计算u－空塔气速m/s；Vs－操作条件下，混合气体的体积流量，m3/s。（以塔底为准）。2.3.4填料层高度的计算1、填料层高度的基本计算式(1)分析吸收负荷平衡关系物料衡算传质速率三式的应用。三、实际液气比指出：须保证填料表面充分润湿，2.3.3(2)推导Z取微元高度dZ：微元体dY(dX)很小，可认为NA为定值。式中：dA—微元填料层的传质面积，m2；a—单位体积填料层所提供的有效传质面积，m2／m3；

Ω—塔截面积，m2。微元填料层的吸收速率方程式可写为：及对于稳定操作的吸收塔，当Y、X很小时，L、V、a皆不随时间及位置而改变。KY、KX为常数。0Y2ZY10ZX2X1(2)推导Z取微元高度dZ：微元体dY(dX)很小，由此得到低浓度气体吸收计算填料层高度的基本关系式，即：说明：a称有效比表面积。a＝f(填料形状、尺寸、充填状况、流体物性、流动状况等）∴a难于直接测定。KYa－气相总体积吸收系数kmol/m3s；KXa－液相总体积吸收系数kmol/m3s。物理意义：推动力为一个单位时，单位时间单位体积吸收的溶质量。2、传质单元高度和传质单元数(1)传质单元高度kmol/skmol/m3s·m2=mHOG称气相总传质单元高度HOGZ由此得到低浓度气体吸收计算填料层高度的基本关系式，即：说明：表示吸收的难易程度。(2)传质单元数数值（倍数）。认为它代表所需填料层高度Z相当于气相总传质单元高度HOG的倍数。NOG气相总传质单元数。NOG＝HOG越大（dY大），越难吸收；(3)填料层高度ZZ＝HOGNOG或Z＝HOLNOL还可用膜系数与相应推动力表示：Z＝HGNGZ＝HLNL(4)HOG、NOG意义填料层高度＝传质单元高度×传质单元数若NOG＝1则Z＝HOGX2X1YY＊是过程条件决定的。KYa反映传质阻力的大小、填料性能的优劣、润湿性能的好坏等。表示吸收的难易程度。(2)传质单元数数值（倍数）。认为它3、传质单元数的求法1)图解积分法适用于平衡关系的各种情况。图解步骤：（1）（2）找出若干（Y－Y*）；（3）计算出1／（Y－Y*）；（4）标绘1／（Y－Y*）；（5）积分值（计算面积）。YY2Y12)解析法（1）脱吸因数法：适用于Y*＝mX+b令则：3、传质单元数的求法1)图解积分法适用于平衡关系的各种情况积分并整理：说明：1、S为脱吸因素；2、右图1）单对数坐标；2）吸收程度Y1一定，要求吸收率高（Y2）小，S一定，NOG3）参数，反应推动力大小。S（Y2一定）NOGZ4）S<1。S＝0.7~0.85）>20，及S≤0.75时使用。积分并整理：说明：1、S为脱吸因素；2、右图1）单对数坐标（2）对数平均推动力法∆Ym－对数平均推动力液相：当（2）对数平均推动力法∆Ym－对数平均推动力液相：当3）梯级图解法（也称Baker法）适用于：平衡线为直线或弯曲程度不大。OEY2X2TBY1X1T*AS*B*NMFF*S梯级数=NOG2.3.5理论板层数的计算(1)理论板nyxy与x互成平衡。(2)塔高塔高＝理论板层数×等板高度填料塔：板式塔：塔高＝理论板层数／全塔效率×板间距A＊3）梯级图解法（也称Baker法）适用于：平衡线为直线或弯曲1、梯级图解法求理论板层数说明：1、可用于高、低浓度气体吸收，脱吸；2、浓度表示方法：X、Y；p、c。2、解析法求理论板层数（略）P1261、梯级图解法求理论板层数说明：1、可用于高、低浓度气体吸收2.4吸收系数获取途径：①实验测定；②经验公式；③准数关联式。2.4.1吸收系数的测定平衡线为直线时：测：V、L、Y1、Y2、X1、X2。计算：∆Ym从而求出：KYa根据其中一膜系数（如kGa）求另一膜系数(kLa)。2.4吸收系数获取途径：①实验测定；②经验公式2.4.2吸收系数的经验公式1、用水吸收氨属易溶气体吸收，为气膜控制。2、常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体吸收，为液膜控制。3、用水吸收二氧化硫属中等溶解度气体吸收，气、液膜阻力在总阻力中都占有相当比例。2.4.3吸收系数的准数关联式（略）P1322.4.2吸收系数的经验公式1、用水吸收氨属易溶气体2.5脱吸及其它条件下的吸收2.5.1脱吸（解吸）1、脱吸液相（A）气相（A）2、脱吸过程溶液（A＋S）惰气（B）SB＋AAB3、脱吸目的1、溶剂再生；2、获取溶质。4、脱吸条件及计算(1)吸收理论和计算方法也适用于脱吸。(2)推动力：p*-p或Y*-YBTX2Y2塔顶为浓端，塔底为稀端。2.5.2高浓度气体吸收因气、液两相浓度变化较大，KY不为常数。因此，Z须图解积分计算。2.5.3非等温吸收高浓度吸收属非等温过程。脱吸塔2.5脱吸及其它条件下的吸收2.5.1脱24十二月202243化工原理吸收17十二月20221化工原理吸收2、与蒸馏比较1）同为分离均相物系的气－液传质操作；2）第二个物系蒸馏：产生气相直接得A、B。吸收：外界引入气相不能直接得A、B，需二次分离。3）蒸馏：双向传质吸收：单相传质B、S停滞组份。六、脱吸：当pA>pA*时，进行着吸收逆过程－脱吸。2.1气体吸收的相平衡关系2.1.1气体的溶解度一、溶解度：A、BSACA*T、P一定，气体在液体中的饱和浓度。表明吸收过程可能达到的极限程度。二、温度对溶解度的影响单组份、组分数C＝3、（A、B、S）、相数Φ＝2。相律：F＝C－Φ＋2＝3－2＋2＝3CA*＝f(t、P总、PA）低压下,t一定CA*＝f(PA）2、与蒸馏比较1）同为分离均相物系的气－液传质操作；2）第二三、不同气体溶解度差异（同一溶剂）举例：NH3、SO2、O2在水中的溶解度与pA*之间关系。溶液浓度一定，易溶气体pA*难溶气体pA*同种溶质，T而溶解度结论：加压、降温对吸收有利。三、不同气体溶解度差异（同一溶剂）举例：NH3、SO2、O22.1.2亨利定律一、亨利(Henry)定律P总不高，T一定，p*=Ex(2-1)说明：1、p*、x、E（亨利系数，压强单位）xp*实际浓度平衡分压2、适用于t一定，理想溶液。E为该t下纯溶质p°;3、用于难溶、较难溶气体（或易溶稀溶液）；4、难溶气体，E为常数；5、E由实验测定，查手册（P78）；6、E＝f（T），TE（即TCA*),因此,难溶E,而易溶E二、Henry定律的其它形式1、说明：①C为体积摩尔浓度［kmol/m3]；②H为溶解度系数[kmol/kN.m］；③H～E关系：推导：1m3：溶质［kmol/m3]溶剂则④H=f（T）TH易溶H难溶H2.1.2亨利定律一、亨利(Henry)定律P总不高2、y*=mx(2-5)说明：①m相平衡常数，无因次；②m～E：与y*=mx比较：③m实验值m=f(T)TP总m(x)不利。3、B、S摩尔量不变（基准）代入y*=mx：低浓度：XYp*=Ex(2-1)y*=mx(2-5)2、y*=mx(2-5)说明：①m相平衡常数2.1.3吸收剂的选择1、溶解度；2、选择性；3、挥发度；4、粘性；5、其它。2.1.4相平衡关系在吸收过程中的应用1、判断传质进行的方向传质方向为：气相液相吸收反之，传质方向为：液相气相脱收总之，溶质传递的方向是趋于平衡的方向。2、确定传质的推动力3、指明传质过程进行的极限2.1.3吸收剂的选择1、溶解度；2、选择性；3、挥发2.2吸收机理与吸收速率吸收glA扩散分子扩散涡流扩散:流体分子无规则的热运动而传递物质。（静止或滞流）：靠流体质点的湍动和旋涡而传递物质的。（湍流）2.2.1分子扩散与菲克（Fick）定律一、分子扩散1、概念在单相内部有浓度差的条件下，分子的无规则热运动而造成的物质传递现象。简称扩散。2.2吸收机理与吸收速率吸收glA扩散分子扩散涡2、举例AB传递方向：A、B各自沿着浓度降低的方向传递。推动力：浓度差。二、菲克（Fick）定律JA－物质A在Z方向上的扩散通量，kmol/(m2.s);－A的浓度梯度，kmol/m4;DAB－物质A在介质B中的分子扩散系数。负号－表明扩散是沿着物质A浓度降低的方向进行的。A、B在Z方向互为相反值：而且，根据Fick定律：作业：P150－1、22、举例AB传递方向：A、B各自沿着浓度降低的方向传递。推动2.2.2气相中的稳定分子扩散一、等分子反向扩散pA1

>pA2,pB2

>pB1两容器T、P相同。精馏传递速率NA：在任意固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的物质量A［kmol/m2.s]。NA不涉及传递形式。推导NA计算式：1、现象2、传递速率NA(传质速率）NA＝JA稳定过程，NA为常数。因而也是常数，故pA～Z为直线关系。（2－15）0pA1ZpA22.2.2气相中的稳定分子扩散一、等分子反向扩散pA二、一组分通过另一停滞组分的扩散1、过程分析①JA＝－JB（分子扩散）②总体流动：A、B两种物质并行的递补运动。③单向扩散与等分子反向扩散的区别等分子反向扩散：NA＝JA单向扩散：NA＝JA＋总体流动2、NA计算式N－总体流动的通量，［A、B总物质量／m2.s］；其中，A、B的通量各为：二、一组分通过另一停滞组分的扩散1、过程分析①JA＝－JB若扩散在气相：积分:0zpB1pB2解得：故则：若扩散在气相：积分:0zpB1pB2解得：故则：式中：1、2两截面上物质B分压的对数平均值，kpa。－漂流因数，无因次。说明：①与(2-16)比较,多P/PBm

,

使NA(pB)③(2-16)式适于精馏；（2－20）式适于吸收。pAP≈pBm总体流动≈0②pA式中：1、2两截面上物质B分压的对数平均值，kpa。－漂流因2.2.3液相中的稳定分子扩散2.2.4扩散系数一、D物理意义单位浓度梯度下的扩散通量。反映某组分在介质中扩散的快慢。二、复杂之处①至少有两种物质,有多种配合方式；②随温度变化较大；③与总压（气体）或浓度（液体）有关；④文献中数据不全，应用时常估算。三、扩散系数D（P90）2.2.3液相中的稳定分子扩散2.2.42.2.5对流传质1、涡流扩散凭籍流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象。

式中：D—分子扩散系数，m2／s；DE一涡流扩散系数，m2／s；dcA/dz一沿z方向的浓度梯度，kmol／m4；J—扩散通量，kmol／(m2·s)。DE不是物性，与湍动程度有关。2、对流传质气相：液相：作业：复习所讲。2.2.5对流传质1、涡流扩散凭籍流体质点的湍动和旋涡2.2.6吸收过程的机理1、双膜理论(1)目的：建立传质速率方程。(2)双膜理论①传质过程②双膜理论基本论点：1）相界面，滞流膜层，分子扩散；2）相界面处达于平衡；3）流体主体为湍流，膜层内存在也称双阻力理论。吸收为通过两膜层的传质。2.2.7吸收速率方程式1)吸收速率NA：单位相际传质面积上，单位时间内吸收的溶质量。2)NA所能解决的问题：1）一定吸收任务，所需设备尺寸；2）核算混合气体通过指定设备所能达到的吸收程度。2.2.6吸收过程的机理1、双膜理论(1)目的：建3)吸收速率方程式：浓度差1／吸收系数吸收速率＝吸收系数×推动力4)膜吸收速率（指单一相）N气膜N液膜稳定操作：N气膜＝N液膜气膜吸收速率N气膜＝气膜吸收系数（ｋ）×推动力液膜吸收速率N液膜＝液膜吸收系数（ｋ）×推动力1、气膜吸收速率方程式气相主体相界面一定条件下：故令：(1)3)吸收速率方程式：浓度差1／吸收系数吸收速率＝吸收系kG—气膜吸收系数，kmol/(m2.s.kpa)1／kG为气膜阻力，＊1／kG与（p-pi)相对应。(2)气相组成以摩尔分率表示时：y-溶质A在气相主体中的摩尔分率；yi-溶质A在相界面处的摩尔分率。(3)kG～ky关系P总压不高时，p=Py及pi=Pyiky=PkG(2-35)ky-气膜吸收系数［kmol/(m2.s)]1／ky为气膜阻力，＊1／ky与（y-yi)相对应。2、液膜吸收速率方程式令kL—液膜吸收系数，kmol/(m2.s.kmol/m3)或m/s。1／kL为液膜阻力，＊1／kL与（ci-c)相对应。(1)kG—气膜吸收系数，kmol/(m2.s.kpa)1／kG为(2)液相组成以摩尔分率表示时：(3)kL～kx关系因为kx—液膜吸收系数，kmol/(m2.s)1／kx为液膜阻力，＊1／kx与（xi-x)相对应。3、界面浓度(1)界面处气液浓度符合平衡关系；(2)稳定情况下：液相浓度气相分压oEpcA斜率Icipi4、总吸收系数及其相应的吸收速率方程式(3)求出界面浓度(1）为避开界面浓度，仿效间壁传热的处理方法。用主体浓度差表示推动力。(2）与传热不同点：p与x不能相减，即使y与x也不能相减。(2)液相组成以摩尔分率表示时：(3)kL～kx关系因为kx(3）吸收过程的总推动力＝任一相主体浓度与平衡浓度差。1)以(p-p*)表示总推动力的吸收速率方程式p*与c成平衡，p为气相主体分压。若系统服从亨利定律：根据双膜理论：气相速率方程式改写成两式相加，得：令则说明：①KG气相总吸收系数[kmol/m2.s.kpa];②(p-p*)为总推动力；③1/KG为总阻力,由1/kL、1／kG两部分；④易溶气体H当kL≈kG时则KG≈kG气膜控制(3）吸收过程的总推动力＝任一相主体浓度与平衡浓度差。1)以气膜控制(看图)：气膜控制液膜控制2)以（c*-c）表示总推动力的吸收速率方程式c*与p成平衡，若系统服从亨利定律：将上两式代入则说明：①KL液相总吸收系数[kmol/m2.s.kmol/m3];②(p-p*)为总推动力；也称液相总吸收速率方程式；③1/KL为总阻力,由1/kL、H／kG两部分；④难溶气体H当kL≈kG时则KL≈kL⑤液膜控制，（看图）气膜控制(看图)：气膜控制液膜控制2)以（c*-c）表示总中等溶解度的气体吸收过程，气膜阻力与液膜阻力均不可忽略。3)以（Y-Y＊）表示总推动力的吸收速率方程式若操作总压P，则p=Py又知故同理（Y＊与X成平衡）简化：令则说明：①KY气相总吸收系数[kmol/m2.s]；②(Y-Y*)为总推动力；也称气相总吸收速率方程式；③1/KY为总阻力,为两膜总阻力；④当溶质在气相中浓度很小时，Y和Y＊都很小，于是KY≈KGP中等溶解度的气体吸收过程，气膜阻力与液膜阻力均不可忽略。3)4)以（X＊-X）表示总推动力的吸收速率方程式（X＊与Y成平衡）又知故同理代入简化：令则说明：①KX液相总吸收系数[kmol/m2.s]；②(X*－X）为总推动力；也称液相总吸收速率方程式；③1/KX为总阻力,为两膜总阻力；④当溶质在液相中浓度很小时，X＊和X都很小，于是KX≈KLC4)以（X＊-X）表示总推动力的吸收速率方程式（X＊与Y成5、小结1、两类吸收速率方程式膜系数相对应的速率式总系数相对应的速率式膜吸收速率方程式方程式吸收系数膜系数：kG［kmol/(m2.s.kpa)］推动力kL［kmol/(m2.s.kmol/m3)或m/s。］ky［kmol/(m2.s)]Kx［kmol/(m2.s)］总吸收速率方程式总系数：KG[kmol/m2.s.kpa]KL[kmol/m2.s.kmol/m3];KY[kmol/m2.s]KX[kmol/m2.s]5、小结1、两类吸收速率方程式膜系数相对应的速率式总系数相2、任何系数的单位都是［kmol/(m2.s.单位推动力］；3、推动力与阻力对应关系：例：表示总推动力时，1／kG为气膜阻力，1/HkL为液膜阻力。表示总推动力时，1/kL为液膜阻力。H／kG为气膜阻力，4、膜系数与总系数之间关系5、吸收速率方程式适用于，稳定吸收的吸收塔内任意截面上（不是全塔）。在整个吸收过程所涉及的浓度范围内，平衡关系为直线。作业：P151－7、82、任何系数的单位都是［kmol/(m2.s.单位推动力］；2.3吸收塔的计算实现传质过程板式塔填料塔：气液逐级接触；：气液连续接触。一、填料塔2.3吸收塔的计算实现传质过程板式塔填料塔：气液逐级二、填料1、拉西环2、槽鞍填料3、金属鲍耳环4、塑料鲍耳环5、金属环聚鞍6、规整填料二、填料1、拉西环2、槽鞍填料3、金属鲍耳环4、塑料鲍耳环5三、塔内流体流动方式：1、逆流2、并流三、塔内流体流动方式：1、逆流2、并流四、吸收塔工艺计算内容吸收剂用量；塔径；塔有效段高度（填料层高度）。2.3.1吸收塔的物料衡算和操作线方程1、物料衡算V—惰性气体量，kmol(B)／s；L—溶剂量，kmol(S)／s；Y1、Y2—溶质组分的摩尔比，kmol(A)／kmol(B)；X1、X2—液相溶质组分的摩尔比，kmol(A)/kmol(S)；注意：下标“1”为塔底，下标“2”为塔顶。一般情况下，吸收任务规定：V、Y1；如果已知L、X2、溶质回收率（吸收率）则：因此，可求得吸收液浓度X1。四、吸收塔工艺计算内容吸收剂用量；塔径；塔有效段高度（填料层2、吸收塔的操作线方程与操作线m-n截面与塔底端作A物料衡算：m-n截面与塔顶端作A物料衡算：以上两式称为逆流吸收塔的操作线方程式。OY2YY1TBAYXXX2X12、并流也用同样方法推导；3、因p>p*,所以BT线在OE线上方。脱吸在下方。说明：1、B称之为“浓端”，T称之为“稀端”；4、操作线方程是由物料衡算而来，与平衡关系无关，与操作条件以及设备结构无关。E2、吸收塔的操作线方程与操作线m-n截面与塔底端作A物料衡算2.3.2吸收剂用量的决定工艺给定：V、Y1、Y2。X2由工艺条件决定（或设计者选定）。L由设计者决定。一、液气比操作线斜率称为“液气比”。L／V反映单位气体处理量的溶剂消耗量的大小。LB点右移，X1推动力LB点左移，X1推动力B1二、最小液气比但操作费用增大。TB*线斜率为因V一定，Lmin1、2、非正常曲线3、符合亨利定律Y*＝mX2.3.2吸收剂用量的决定工艺给定：V、Y1、Y三、实际液气比指出：须保证填料表面充分润湿，有时可加大倍数。2.3.3塔径的计算u－空塔气速m/s；Vs－操作条件下，混合气体的体积流量，m3/s。（以塔底为准）。2.3.4填料层高度的计算1、填料层高度的基本计算式(1)分析吸收负荷平衡关系物料衡算传质速率三式的应用。三、实际液气比指出：须保证填料表面充分润湿，2.3.3(2)推导Z取微元高度dZ：微元体dY(dX)很小，可认为NA为定值。式中：dA—微元填料层的传质面积，m2；a—单位体积填料层所提供的有效传质面积，m2／m3；

Ω—塔截面积，m2。微元填料层的吸收速率方程式可写为：及对于稳定操作的吸收塔，当Y、X很小时，L、V、a皆不随时间及位置而改变。KY、KX为常数。0Y2ZY10ZX2X1(2)推导Z取微元高度dZ：微元体dY(dX)很小，由此得到低浓度气体吸收计算填料层高度的基本关系式，即：说明：a称有效比表面积。a＝f(填料形状、尺寸、充填状况、流体物性、流动状况等）∴a难于直接测定。KYa－气相总体积吸收系数kmol/m3s；KXa－液相总体积吸收系数kmol/m3s。物理意义：推动力为一个单位时，单位时间单位体积吸收的溶质量。2、传质单元高度和传质单元数(1)传质单元高度kmol/skmol/m3s·m2=mHOG称气相总传质单元高度HOGZ