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双膜理论是什么(吸收过程的机理及传质速率方程)

100次浏览     发布时间:2024-09-08 09:16:17    

吸收过程的机理:

分子扩散:

是指物质在一相内部存在浓度差的条件下,由于流体分子的布朗运动而引起来的物质传递现象。

菲克定律:

吸收传质过程:

吸收过程是溶质由气相向液相传递的相际过程,可分为三个步骤:

1. 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质);

2. 溶质在界面上溶解(通过界面的传递);

3. 溶质有相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。

双膜理论的基本论点是:

1. 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面,界面两侧各存在着一个很薄的流体膜层。溶质以分子扩散方式通过此两膜层;

2. 相界面没有传质阻力,即溶质在相界面处于相平衡状态。

3. 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈,传质速率高,传质阻力可以忽略不计,相际的传质阻力集中在两个膜层内。

传质速率方程式:

双模理论将两流体相际传质过程简化为经两膜层的稳定分子扩散的串联过程,对吸收过程侧则为溶质通过气膜和液膜的分子扩散过程。

两相相内传质速率可用下面的形式表达为:

气相传质速率方程:

气相传质速率方程常用的表达形式有:

液相传质速率方程:

液相传质速率方程常用的表达形式也有两种:

总传质速率方程式:

气相总传质速率方程:

双膜理论,吸收总阻力是气相与液相阻力之和(相界面无阻力);

总传质速率为总传质推动力与总传质阻力之比。

相平衡关系为直线。

对稀溶液、物系的相平衡关系服从亨利定律ye=mx。

以气相为基准的总传质速率方程ky是以(y-ye)为推动力的总传质系数,单位为kmol/(sm2),其倒数为气、液两相传质总阻力。

总传质系数Ky与分传质系数kx,ky的关系式,实质表达了总传质阻力等于气相传质阻力与液相传质阻力之和。

液相总传质速率方程:

Kx是以(xe-x)为推动力的总体传质系数,单位为kmol/(m2s)1/Kx代表了以液相为基准的吸收传质过程的总传质阻力。

气膜控制传质阻力:

总传质阻力取决于气、液相传质阻力。但对一些吸收过程,气液相传质阻力在总传质阻力中所占的比例相差甚远,可对问题进行简化处理。

对易溶气体、平衡常数m值小,平衡线很平,这时:

传质阻力主要集中在气相,此类传质过程称为气相阻力控制过程,或称气膜控制过程。

液膜控制传质阻力:

对难溶气体,平衡常数m值大,平衡线很陡,这时:

传质阻力主要集中在液相,此类过程称为液相阻力控制过程,或称液膜控制过程。

分析气液两相中传质阻力所占的比例,对于强化传质过程,提供传质速率有重要的指导意义。例如,以气相阻力为主的吸收操作,增加气体流速,可减薄界面处气膜的厚度,从而降低气相传质阻力,有效地提供吸收速率;而增加液体流速吸速率则不会有明显改变。

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