化工原理第08章02

1、3.3 對(duì)流傳質(zhì)對(duì)流傳質(zhì) 類(lèi)似于傳熱中的牛頓冷卻定律類(lèi)似于傳熱中的牛頓冷卻定律 NA=kg(p-pi)=kL(Ci -C) =ky(y-yi)=kx(xi-x)注意推動(dòng)力與傳質(zhì)注意推動(dòng)力與傳質(zhì)(分分)系數(shù)一一對(duì)應(yīng)。系數(shù)一一對(duì)應(yīng)。傳質(zhì)分系數(shù)的確定傳質(zhì)分系數(shù)的確定 kg=f(,u,d,D)無(wú)因次化無(wú)因次化 , ,可得可得 Sh=AReBScC 關(guān)聯(lián)式關(guān)聯(lián)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 傳質(zhì)理論傳質(zhì)理論有效膜理論有效膜理論 kD 定態(tài)定態(tài)溶質(zhì)滲透理論溶質(zhì)滲透理論 kD0.5 非定態(tài)非定態(tài)

2、表面更新理論表面更新理論 kD0.5非定態(tài)非定態(tài)實(shí)際實(shí)際 kD?降膜式降膜式 k實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)D0.674 相際傳質(zhì)相際傳質(zhì)步驟：步驟：氣相氣相界面界面 界面溶解界面溶解 界面界面液相液相4.1 相際傳質(zhì)速率方程相際傳質(zhì)速率方程氣相氣相 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總傳質(zhì)系數(shù)總傳質(zhì)系數(shù)同樣同樣NA=KX(xe-x) , 有什么條件？有什么條件？ )(1eyxyeAyyKkmkyyN xyykmkK 11yxyxmKkmkK 111xyykmkK 11bmxy 4

3、.2 阻力控制阻力控制總阻力總阻力當(dāng)當(dāng) 時(shí)，氣相阻力控制時(shí)，氣相阻力控制 Kyky， Kxmky ，yiye例如，水吸收例如，水吸收NH3,HCl當(dāng)當(dāng) 時(shí)，液相阻力控制時(shí)，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)得得由已知點(diǎn)由已知點(diǎn)(x,y)和和 斜率作直線與平衡線相交，斜率作直線與平衡線相交，得得(xi,yi)yxiikkxxyy yxkk 例例1：已知濕壁塔某一塔截面上氣相：已知濕壁塔某一塔截面上氣相主體的溶質(zhì)濃度主體的溶質(zhì)濃度y=0.05, 液

4、相溶質(zhì)濃度液相溶質(zhì)濃度x=0.01, 氣相與液相傳質(zhì)系數(shù)分別為氣相與液相傳質(zhì)系數(shù)分別為ky=510-4kmol/m2s, kx=810-4kmol/m2s, 亨利常數(shù)亨利常數(shù)m=2, 總壓為總壓為101.3kPa。試求：試求：推動(dòng)力推動(dòng)力y-ye, xe-x 總傳質(zhì)系數(shù)總傳質(zhì)系數(shù)Ky, Kx 傳質(zhì)速率傳質(zhì)速率NA將操作總壓改為將操作總壓改為162kPa，單位塔截面上的氣體，單位塔截面上的氣體質(zhì)量流速不變，總壓對(duì)氣體粘度影響可忽略，計(jì)質(zhì)量流速不變，總壓對(duì)氣體粘度影響可忽略，計(jì)算傳質(zhì)速率算傳質(zhì)速率NA 。解：解：推動(dòng)力推動(dòng)力y-ye=y-mx=0.05-20.01=0.03總傳質(zhì)系數(shù)總傳質(zhì)系數(shù)傳質(zhì)

5、速率傳質(zhì)速率015. 001. 0205. 0 xmyxxe4410821051111 xyykmkKsmkmol24/102 . 2 441081105211111 xyxkmkKsmkmol24/104 . 4 03. 0102 . 2)(4 eyAyyKNsmkmol26/106 . 6 總壓增加后，由總壓增加后，由 可知可知壓強(qiáng)對(duì)液相壓強(qiáng)對(duì)液相D, 無(wú)影響，所以對(duì)無(wú)影響，所以對(duì)kx無(wú)影響無(wú)影響.對(duì)對(duì)ky如何？如何？ m3/m2s , 與與P無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)smkmolxxKNexA264/106 . 6015. 0104 . 4)( PEm 25. 121623 .101 mPPm3/183.

6、 0)()(023. 0DdGdDk PD1 P 03/13/2PDPRTPkky 操作壓強(qiáng)增加對(duì)吸收是否有利？操作壓強(qiáng)增加對(duì)吸收是否有利？0375. 001. 025. 105. 0 eyy4410825. 11051111 xyykmkKsmkmol24/108 . 2 64105 .100375. 0108 . 2)( eyAyyKNsmkmol26/105 .10 5 低含量氣體吸收低含量氣體吸收當(dāng)氣體濃度當(dāng)氣體濃度510%時(shí)時(shí),有三個(gè)基本特點(diǎn)有三個(gè)基本特點(diǎn):流率流率G,L沿塔為常量沿塔為常量. G,L單位單位kmol/m2s吸收過(guò)程是等溫的吸收過(guò)程是等溫的 熱量衡算不必要，熱量衡算不

7、必要， 相平衡關(guān)系不變相平衡關(guān)系不變傳質(zhì)系數(shù)為常量，傳質(zhì)系數(shù)為常量， kx, ky沿塔不變沿塔不變這三個(gè)特點(diǎn)也即數(shù)學(xué)描述的基本假定這三個(gè)特點(diǎn)也即數(shù)學(xué)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數(shù)學(xué)描述數(shù)學(xué)描述:物料衡算物料衡算 吸收過(guò)程速率式吸收過(guò)程速率式塔截面積塔截面積 A（ ）單位容積內(nèi)的有效吸收表面單位容積內(nèi)的有效吸收表面 a m2/m3取微元塔段取微元塔段dh，則傳質(zhì)面積為，則傳質(zhì)面積為 aAdh 傳質(zhì)量為傳質(zhì)量為NAaAdh定態(tài)條件下定態(tài)條件下 進(jìn)進(jìn)=出出 GAy=GA(y+dy)+NAaAdh得得 - Gdy=NAadh同樣，液相有同樣，液相有 - Ldx=NAadh

8、NA=Ky(y-ye)=Kx(xe-x)24D 5.2 過(guò)程的基本方程式過(guò)程的基本方程式 - Gdy= Kya (y-ye)dh 傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度, m 傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)將變量分解成兩部分將變量分解成兩部分-變量分離法變量分離法HOG主要取決于設(shè)備，一般為主要取決于設(shè)備，一般為0.151.5mNOG含義含義 表示分離任務(wù)難易表示分離任務(wù)難易HOG的物理意義的物理意義 OGOGyyeyHNHyydyaKGdhH 120aKGHyOG 12yyeOGyydyN平平均均推推動(dòng)動(dòng)力力21yy 同樣同樣5.3 操作線和平均推動(dòng)力操作線和平均推動(dòng)力對(duì)塔段作物料衡算對(duì)塔段作物料衡算 Gy1+Lx

9、=Gy+Lx1得操作線得操作線表示同一塔截面上氣液相濃度關(guān)系表示同一塔截面上氣液相濃度關(guān)系dhxxaKLdxex)( OLOLxxexHNHxxdxaKLdhH 12011xGLyxGLy 找找y與與y-ye的關(guān)系的關(guān)系, 以便求取以便求取當(dāng)相平衡線直線時(shí)，由操作關(guān)系當(dāng)相平衡線直線時(shí)，由操作關(guān)系得得 y-ye=y-mx 12yyeyydy)(11yyLGxx 11mxyLmGyLmGy =常數(shù)常數(shù)=即即y與與y-ye之間為線性關(guān)系之間為線性關(guān)系對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力LmGdyyyde 1)(2121yyyy )(2121eyydyyyydy 12212112)(yyeeyyeOGyyyydyyyyyydyNmyyyyyyyyy 21212121ln221122112121ln)()(lnmxym