化工原理下册概念复习
第五章 气体吸收
气体吸收操作的主要目的是分离气体混合物的组分。
气体吸收是气体溶解于液体的过程。
解吸操作中溶质气体的转移方向是自液相至气相。
吸收?解吸
对一定的气、液体系,温度升高,气体溶解度减小。
p?t?有利于吸收 p?t?有利于解吸
五、溶剂的选择p229
吸收操作对吸收剂的要求是对欲吸收的溶质气体的溶解度大,选择性好,溶解度随温度改变的变化大,挥发度小,无毒,价廉易得。 5.2气液相平衡 亨利定律 稀溶液p*=Ex p*=c/H y*=mx m=E/P
如总压1atm(绝压),20℃的空气与水长期接触,则水中O2的摩尔分数x=5.24×10-6,E=4.01×104atm,空气中O2的摩尔分数y= 0.21 如含有79%(体积)N2的空气与水接触,温度为25℃,总压为100kPa,查得亨利系数E=8.76×105kPa,则液相中N2的平衡浓度C*=
2
5.01×10-4 kmol/m3。
5.2.2 相平衡与吸收过程的关系
(y-y*)以气相浓度差表示的吸收推动力;若相平衡常数为m,塔内某截面的气液相含易溶组分的摩尔分数为y及x,当以y-y*表示总推动力,y*= mx。
(x*-x)以液相浓度差表示的吸收推动力。对塔内任一气液浓度分别为y,x的截面,相际传质推动力为(x*-x),x*=y/m 5.3 分子扩散 费克定律
T、P一定的一维定态:
dC J??DdZAABA对于二元物系,设A为溶质气体,B为惰气,二者摩尔浓度之和为常量,CA+CB=恒值,则分子扩散系数DAB与DBA的关系是DAB=DBA,由费克定律算出A与B 的分子扩散速率JA与JB。二者关系是J= 。
非电解质稀溶液,液相分子扩散系数DAB与绝对温度的1次方成正比
对非电解质稀溶液,液相分子扩散系数D与黏度?的1次方成反比。 气体分子扩散系数D?T/p 5.3.2 分子扩散传质速率 一、 等分子反向扩散
等摩尔相向扩散体现在气体解吸操作中
AJB1.5AB 3
二、 分子扩散单向传质 1主体流动
吸收中分子扩散单向传质的物质扩散过程须考虑“主体流动”。
在分子扩散的气体吸收过程中,除了有溶质气体A分子与惰气B分子的等摩尔相向扩散外,尚存在着气相的主体流动。 漂流因子:
气体吸收过程中,由于有主体流动,溶质气体的传质速率须考虑“漂流因子”。“漂流因子”值恒大于1。当气相中溶质气体的浓度愈高则“漂流因子”的值愈大。
在分子扩散的气体吸收过程中,按费克定律算得的A的分子扩散速率为JA,实际A的传质速率为NA,二者关系是NA>JA 5.4.2 对流传质理论 一、 双膜理论
双膜论的要点是① 在紧邻气液界面的两侧,流体均为层流② 可把层流层适当延伸,使湍流、过渡流的传质阻力折合为当量的层流传质阻力,倂入原层流层,形成“有效层流膜” ③过程定态
双膜论假设气液两相接触且流动时,在界面两侧均存在着层流,这一论点已被实验否定 5.4.4 总传质系数 NA=Ky(y-y*) 1/Ky =1/ky+m/kx
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