化工原理第08章02

1、3.3 對流傳質(zhì)對流傳質(zhì) 類似于傳熱中的牛頓冷卻定律類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)注意推動力與傳質(zhì)注意推動力與傳質(zhì)(分分)系數(shù)一一對應(yīng)。系數(shù)一一對應(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)無因次化無因次化 , ,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)測實(shí)測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：推動力推動力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，總壓對氣體粘度影響可忽略，計(jì)質(zhì)量流速不變，總壓對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：推動力推動力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)對液相壓強(qiáng)對液相D, 無影響，所以對無影響，所以對kx無影響無影響.對對ky如何？如何？ m3/m2s , 與與P無關(guān)無關(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)增加對吸收是否有利？操作壓強(qiáng)增加對吸收是否有利？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吸收過程是等溫的吸收過程是等溫的 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 吸收過程速率式吸收過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 過程的基本方程式過程的基本方程式 - 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平平均均推推動動力力21yy 同樣同樣5.3 操作線和平均推動力操作線和平均推動力對塔段作物料衡算對塔段作物料衡算 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)系對數(shù)平均推動力對數(shù)平均推動力LmGdyyyde 1)(2121yyyy )(2121eyydyyyydy 12212112)(yyeeyyeOGyyyydyyyyyydyNmyyyyyyyyy 21212121ln221122112121ln)()(lnmxym