过程的推动力:气相推动力pA-p* 液相推动力CA*-CA 过程的极限:气液两相达到相平衡关系(动态平衡,即吸收速率=解吸速率) 相律 自由度F=C+2 对于吸收操作,组分数C=3,相数φ2 F=3-2+2=3 独立变量数为3——压力P,温度T,气相中溶液分压PA或液相浓度CA 实验发现在总压为几个大气压范围内,对平衡关系影响不大 而温度升高,溶解度降低。 二、亨利定律 1.相组成表示法 气相组成表示y,Y,PP,CM 液相组成表示—x,X,,CA,CM 摩尔浓度——单位体积混合物中所含溶质的kmol数 n kmol/m1 n,+ kmol 摩尔分数——xA (液相中) n,+n (气相中) n +n
6 过程的推动力：气相推动力 pA−pA* 液相推动力 CA*−CA 过程的极限：气液两相达到相平衡关系（动态平衡，即吸收速率=解吸速率） 2．相律： 自由度 F =C-ф+2 对于吸收操作，组分数 C=3，相数 ф=2 ∴F=3-2+2=3 独立变量数为 3——压力 P，温度 T，气相中溶液分压 pA 或液相浓度 CA 实验发现在总压为几个大气压范围内，对平衡关系影响不大； 而温度升高，溶解度降低。 二 、亨利定律 1．相组成表示法 气相组成表示——y，Y，p, P，C`M 液相组成表示——x，X,，CA，CM 摩尔浓度——单位体积混合物中所含溶质的 kmol 数 CA= V nA [ kmol/m3 ] CM= V nA + nS [ kmol/m3 ] 摩尔分数—— xA= A S A n n n + (液相中) yA= + A B A n n n （气相中）
比摩尔分数——X (液相中) Y (气相中) X 道尔顿定律pA=yA·P n4+ns(A与S的总质量/M CME (液相中) 当稀溶液,ⅹ很小时,CM≈ 2.亨利定律——对多数气体稀溶液的溶解度曲线,在气压不高的情况下( 般约小于500kPa)是为一直线。也即溶质在液相中的浓度与气 相中的平衡分压成正比。 (1)p*=Ex E亨利系数,kP (2) H-溶解度系数, kmol/m3kPa (3)y 相平衡常数 (4 1+(1-m)X 对于稀溶液,X很小,分母趋于1 Y*≈mX
7 比摩尔分数—— S A n n X = (液相中) = B A n n Y （气相中） X x x − = 1 ， y y Y − = 1 ， Y Y y + = 1 ， X X x + = 1 道尔顿定律 pA= yA P CA= xA CM CM= V M A S M V n n A S L = = + （ 与 的总质量）/ （液相中） 当稀溶液，xA 很小时， S S M M C 2．亨利定律——对多数气体稀溶液的溶解度曲线，在气压不高的情况下（一 般约小于 500kPa）是为一直线。也即溶质在液相中的浓度与气 相中的平衡分压成正比。 （1）p* =Ex E-亨利系数，kPa （2）p* = H CA H-溶解度系数，kmol/m3 ·kPa （3）y* =mx m-相平衡常数 （4） m X mX Y 1 (1 ) * + − = 对于稀溶液，X 很小，分母趋于 1， ∴ Y* mX
各常数E,H,m都是表示溶解度的程度 对易溶溶质:E小,m小,H大, 对难溶溶质:E大,m大,H小。 三、亨利定律中各系数间的关系 第三节吸收过程的速率 吸收过程的三个步骤:(对比传热过程) 溶质由气相主体传递到相界面气相一侧(气相内物质传递) 2溶质跨越相界面—一溶解而进入液相 3溶质由界面液相一侧转移到液相主体(液相内物质传递) 由传质角度来考虑,为二种情况
8 各常数 E，H，m 都是表示溶解度的程度， 对易溶溶质：E 小，m 小，H 大， 对难溶溶质：E 大，m 大，H 小。 三、亨利定律中各系数间的关系 第三节 吸收过程的速率 吸收过程的三个步骤：（对比传热过程） 1 溶质由气相主体传递到相界面气相一侧（气相内物质传递） 2 溶质跨越相界面——溶解而进入液相 3 溶质由界面液相一侧转移到液相主体（液相内物质传递） 由传质角度来考虑，为二种情况
1物质在一相内部传递——单相中的物质传递 2界面上的溶解——般溶解阻力很小,界面两侧的浓度满足相平衡关系 单相内传质的基本方式 1分子扩散——由于流体内部存在着浓度差,分孑的微观运动使组分由高 浓度向低浓度转移,直到相等; 一般体现在静止流体、以及流体作层流时与流体流动相垂直 的方向上 2湍流扩散——流体的宏观流动导致质点位移,伴有漩涡 流体与某一界面之间的传质,其中包括分子扩散和湍流扩散,统称对流扩散 一、双组分混合物中的分子扩散 分子扩散实质是分子的微观随机运动 对恒温恒压下双组分(A、B)的一维定态扩散,其统计规律可表达如下—一 费克定律 dc D J4—扩散速率, kmol/m2s DA—A在双组分混合物中扩散系数,m2/s 组分A在扩散方向Z上的浓度梯度, kmol/m4 负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反 对于理想气体:C=n=P
9 1 物质在一相内部传递——单相中的物质传递 2 界面上的溶解——一般溶解阻力很小，界面两侧的浓度满足相平衡关系 单相内传质的基本方式 1 分子扩散——由于流体内部存在着浓度差，分子的微观运动使组分由高 浓度向低浓度转移，直到相等； 一般体现在静止流体、以及流体作层流时与流体流动相垂直 的方向上 2 湍流扩散——流体的宏观流动导致质点位移，伴有漩涡 流体与某一界面之间的传质，其中包括分子扩散和湍流扩散，统称对流扩散 一、双组分混合物中的分子扩散 分子扩散实质是分子的微观随机运动 对恒温恒压下双组分（A、B）的一维定态扩散，其统计规律可表达如下—— 1．费克定律 dZ dC J D A A = − AB A J ——扩散速率，kmol/m2·s DAB———A 在双组分混合物中扩散系数，m2 /s dZ dCA ——组分 A 在扩散方向 Z 上的浓度梯度，kmol/m4 负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反 对于理想气体： RT p V n C A A = =
DAB中 rt d R——摩尔气体常数,8.314kJ/ kolk 比较:表明三个传递的相似性 费克定律 牛顿粘性定律傅立叶定律 du O dt q A 对于双组分混合物,在产生A的扩散流J的同时,必定伴有大小相同 方向相反的B的扩散流,按费克定律 D 分子扩散系数D——表示物质在介质中扩散能力,是物质的一种传递性质。 其值受温度、压强、组分浓度的影响。 气相扩散系数D=0.1~10cm2/s 液相扩散系数D=1×105~5×105cm2/s 2.分子扩散和主体流动(整体移动) 在定态传质过程中,气液界面气相一侧 气 有一厚度为δ的静止(或层流)内层 相 气层内各处总压相等 Pu+ pBI=P +pRi=P 八”十+|二
10 dZ dp RT D J RT dp dC AB A A A A = − = R——摩尔气体常数，8.314 kJ/kmol·K 比较：表明三个传递的相似性 费克定律 牛顿粘性定律 傅立叶定律 dZ dC J D A A = − AB dy du = − dn dt A Q q = = − 对于双组分混合物，在产生 A 的扩散流 A J 的同时，必定伴有大小相同、 方向相反的 B 的扩散流，按费克定律： = − = − A = B B BA J dZ dC J D dZ dC D A AB 分子扩散系数 D——表示物质在介质中扩散能力，是物质的一种传递性质。 其值受温度、压强、组分浓度的影响。 气相扩散系数 D=0.1~1.0 cm2 /s 液相扩散系数 D=1×10-5~5×10-5 cm2 /s 2．分子扩散和主体流动（整体移动） 在定态传质过程中，气液界面气相一侧 有一厚度为 的静止（或层流）内层。 气层内各处总压相等 pA1 + pB1 = pAi + pBi = P 界面 气 相 主 体 液 相 NAM NBM JA JB 图。分子扩散和主体流动