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(共21张PPT)
《化工单元操作》
项目八 吸收
2、摩尔分数
xA=nA/n xB=nB/n xA+ xB=1
（一）相组成表示法（A+B混合物）
1、质量分数
wA=mA/m wB=mB/m wA+wB=1
一、吸收的气液相平衡
任务三 获取吸收知识（1）
由质量分数
求摩尔分数：
★两者的关系
由摩尔分数
求质量分数：
▲气体混合物的
相组成
3、摩尔比: 用X或Y表示
（1）液相：
（2）气相：
（二）相平衡关系
1. 气体在液体中的溶解度
混合气体和溶剂在一定温度和压力下，经长期充分接触后，达到一种动态平衡，即：吸收速率=解吸速率。这种状态被称为气液相平衡
平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压，而液相中溶质的浓度称气体在液体中的溶解度。
加压和降温可提高溶质在液相中的溶解度，对吸收操作有利；反之，升温和减压则对解吸收操作有利。
2. 亨利定律
吸收平衡线
对很稀的溶液
[例8-3] 在总压101.3kPa及30℃下，氨在水中的溶解度为1.72g (NH3)/100g(H2O)。若氨水的气液平衡关系符合亨利定律，相平衡常数为0.764，试求气相中氨的摩尔比。
解：
（三）相平衡在吸收过程的应用：
1、过程方向的判定：
当Y>Y﹡或X当YX﹡时，进行解吸过程；
当Y=Y﹡或X=X﹡时，两相处于平衡状态。
2、确定吸收推动力
吸收推动力可用气相浓度差表示，即ΔY=Y-Y﹡；
也可用液相浓度差表示，即ΔX=X﹡-X
平衡是过程的极限，只有不平衡的两相互相接触才会发生气体的吸收或解吸。因此，实际浓度偏离平衡浓度越远，过程推动力越大，过程的速率也越快。
3、确定过程的极限：
吸收塔
混合气体, p1
尾气, p2,min
液体, x2
出塔气体浓度最低值：p2,min
离塔液体浓度最高值：x1,max
P2,min =E· x2
液体, x1,max
实际生产中：
p2 > p2,min
x1 < x1,max
受相平衡关系的限制
［例8-4］ 某逆流接触的填料塔塔底排出液中含溶质x=0.0002，进口气体中含溶质2.5%(体积)，操作压强为1atm。气液平衡关系为Y﹡ =50X。问该塔内进行的是吸收过程还是解吸过程？塔底推动力为多少？
解：
作业
计算题：P254页6
二、吸收的传质机理
（一）物质传递的基本方式
●分子扩散（靠分子运动）：静止、层流
流体内部存在某一组分的浓度差，分子的微观运动使组分由浓度高处传递至浓度较低处。
●对流扩散：湍流
物质通过湍流流体的转移，扩散物质不仅靠分子本身的扩散作用，并且借助于湍流流体的携带作用而转移，而且后一种作用是主要的。
对流传质的速率 >> 分子扩散的速率
（二）吸收过程的机理
论点：
●气液两相接触时，两相间有一稳定相界面，两侧分别存在着呈层流的稳定膜层——气膜和液膜，溶质必须以分子扩散的方式连续通过这两个膜层。（膜层厚度随流速而定）
●相界面上气液两相互为平衡。
●膜层以外的主体内，由于湍流而使溶质浓度均匀，浓度梯度（即传质阻力）全部集中在两个膜层内。
通过上述三个假定，吸收过程简化成为经过气液两膜的分子扩散过程，吸收过程的主要阻力集中于这两层膜中，膜层之外的阻力忽略不计，吸收过程的推动力主要来源于气相的分压差和液相的浓度差。
　　双膜理论对于那些具有固定传质界面的系统且两流体流速不高的吸收过程，具有重要的指导意义。对于具有自由相界面的系统，尤其是高度湍动的两流体间的传质，双膜理论表现出它的局限性。故继双膜理论之后，又相继提出了一些新的理论，如表面更新理论、溶质渗透理论、滞流边界层理论及界面动力状态理论等。
三、吸收速率方程
（一） 吸收速率方程式
1、气相与界面的传质速率
2、液相与界面的传质速率
3、吸收总传质速率方程：
进一步推导可知：
进一步推导可知：
◆对易溶气体, m很小，则1/ky》m/kx，Ky≈ky，气膜阻力远大于液膜阻力,称为气膜控制过程。增加气相流率 Ky增大。如水吸收NH3或HCl）
◆对难溶气体, m很大，则1/kx》1/ (m ky)，Kx≈kx，液相阻力远大于气膜阻力，称为液膜控制过程。 （如水吸收O2、Cl2或CO2）
◆对中等溶解度的气体吸收，当汽、液两相的传质阻力具有相近的数量级，两者都不能忽略，总传质速率由双膜控制。 如水吸收SO2、丙酮 ）
（二）传质阻力控制
作业
思考题：P253页3

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