文档介绍：气体吸收过程
本讲稿第一页，共八十页
2022/4/13
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Process System Principle
教学内容
相际传质理论
气液相平衡理论
吸收过程概述
吸收过程计算
本讲稿第二页，共八十页
202度
本讲稿第十一页，共八十页
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Process System Principle
气液相平衡理论
平衡溶解度
亨利定律：
当总压不高（一般小于５×105 N·Cm-2)时，在一定温度下，稀溶液上方溶质的平衡分压与其在液相中的浓度之间存在着如下的关系：
Pe=E·X
式中： Pe --- 溶质在气相中的平衡分压, KN/m2
X --- 溶质在液相中的摩尔分率
E --- 享利系数，kN/m2
亨利定律的其它表示方法： Pe=H·C
式中： C --- 液相中溶质的摩尔浓度, Kmol/m3 ;
H --- 溶解度系数, m·kN / kmol;
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Process System Principle
气液相平衡理论
平衡溶解度
ye==m·x
设：P --- 总压； CM --- 液相总浓度。
所以享利系数E、H、m之间的关系为：
式中： ye--- 溶质在气相的摩尔分率；
m --- 相平衡常数，无因次。
则：
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Process System Principle
气液相平衡理论
相平衡关系的应用
判断传质过程进行的方向：
、20 ℃下，稀氨在水中的相平衡方程： ye==
图5-5 判断吸收过程的方向
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Process System Principle
气液相平衡理论
相平衡关系的应用
指明过程的极限：
图5-6 指明吸收过程的极限
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Process System Principle
气液相平衡理论
相平衡关系的应用
计算过程的推动力：
图5-7 计算吸收过程的推动力
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Process System Principle
相际传质理论
相际传质过程
相际传质过程的步骤：
吸收过程涉及两相间的物质传递。
传递过程包括三个步骤：
① 溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递。
② 溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生的溶解过程；
③ 溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。
物质传递机理：
① 分子扩散：浓度差。
② 对流传质：流体的宏观运动。
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Process System Principle
相际传质理论
分子扩散
主要讨论双组分混合物的分子扩散。
式中：JA ---- 扩散速率，kmol/（ m2 ·s）
dCA/dz ---- 扩散方向上的浓度梯度， kmol/（ m3 ·m）
DAB ---- 扩散系数， m2 /s
（1）费克定律：
恒温恒压条件下：
又：
所以：
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Process System Principle
相际传质理论
分子扩散
由费克定律可知：
对于双组分混合物：
则：
（2）分子扩散与主体流动：
图5-8 分子扩散
--- 主体、界面 A 组分浓度。
所以：或
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Process System Principle
相际传质理论
分子扩散
等分子扩散：在扩散方向上没有流体的宏观流动，即通过断面PQ的净物质量为零。
实际吸收过程：假设 B 物质为惰性物质，则A物质被吸收，B物质被阻隔，气体主体与界面有微压差，造成主体流动现象，吸收过程为分子 A单向扩散，而非等分子扩散。
（3）分子扩散速率方程：
通过任一与气液界面平行的静止平面PQ，一般存在着三个物流：两个扩散流JA、JB，及一个主体流动NM。
参见图5-9所示。
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Process System Principle
相际传质理论
分子扩散
图5-9 主体流动与扩散流
净物流N（kmol/m2·s）