26
尾气：B(含微量A) V (kmolB/s) Y2 (kmolA/kmolB) Y
m
吸收剂：S L (kmolS/s) n X2 (kmolA/kmolS)
X
填
料
原料气：A＋B
塔
V (kmolB/s) Y1 (kmolA/kmolB)
L(kmolS/s) 溶液：S+A
X1(kmolA/kmolS)
的概率是均等的。单时间内表面被置换的分率称
为表面更新率，用符号S 表示。
2
三、表面更新模型
2.对流传质系数的确定 根据表面更新模型，推出
k
L
DA BS
D kL ∝
1/ 2
AB
表面更新模型 的模型参数
表面更新率 S
3
第2章 吸 收
2.3 传质机理与吸收速率 2.3.5 对流传质 2.3.6 吸收过程的机理 2.3.7 吸收速率方程式
1 1 KG kG 气膜阻力
气膜阻力控 制整个吸收
过程的速率
气膜 控制
示例：水吸收氨
14
气膜控制示意图
pA pA* pA pAi
二、总吸收速率方程式
2. 以(c*- c)表示总推动力的吸收速率方程式
设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程 所涉及的浓度范围内为直线，则
pA

cA* H
根据双膜模型，相界面上两相互成平衡，则
⑤在使用与总吸收系数相对应的吸收速率方程 式时，在整个过程所涉及的浓度范围内，平衡关系 须为直线。
24
第2章 吸 收
2.3 传质机理与吸收速率 2.4 吸收塔的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程
25
一、物 料 衡 算
在工业中，吸收操作多采用塔式设备，既可 采用气液两相在塔内逐级接触的板式塔，也可采 用气液两相在塔内连续接触的填料塔。工业中以 采用填料塔为主，故本节对于吸收过程计算的讨 论结合填料塔进行。
cA )
16
二、总吸收速率方程式
令
1 H1
KL
kG
kL
总阻力
气膜阻力
液膜阻力
则
NA KL cA* cA
液相总吸收 速率方程式
式中：KL——液相总吸收系数，m/s。
17
二、总吸收速率方程式
对于难溶气体，H值很小
H 1 1 1 kG kL KL kL
气膜阻力 液膜阻力
液膜阻力控 制整个吸收
过程的速率
液膜 控制
示例：水吸收氧
液膜控制示意图
cA* cA cAi cA
18
二、总吸收速率方程式
3. 以(y –y*)表示总推动力的吸收速率方程式
同理，可导出
NA Ky yA yA*
气相总吸收 速率方程式
Ky KG p
式中：Ky——气相总吸收系数，kmol/(m2·s) 。
p A

pAi )

kG
(
py
A

pyAi )

kG
p(y
A

yAi )
比较得
ky pkG
6
一、膜吸收速率方程式
2.液膜吸收速率方程式
NA

kL
(c
Ai
c )
A
NA

cAi cA 1/ kL
NA kx xAi xA
NA

xAi xA 1/ kx
1/ kL
1/ kx
液膜阻力
pAi

cAi H
11
二、总吸收速率方程式
由此得 NA kL cAi cA kLH pAi pA*
整理得 由 相加得
NA
kL H
pAi pA*
NA

kG
(
p
A

pAi )
NA

1 HkL

1 kG


pA

pA*
NA kG
( pA
动力)。 ③必须注意各吸收速率方程式中的吸收系数与
吸收推动力的正确搭配及其单位的一致性。
23
三、吸收速率方程式小结
④上述各吸收速率方程式都是以气液组成保持 不变为前提的，因此只适合于描述稳态操作的吸收 塔内任一横截面上的速率关系，而不能直接用来描 述全塔的吸收速率。在塔内不同横截面上的气液组 成各不相同，其吸收速率也不相同。
第2章 吸 收
2.3 传质机理与吸收速率 2.3.5 对流传质 2.3.6 吸收过程的机理
1
三、表面更新模型
由丹克沃茨(Danckwerts) 提出，为非稳态模型。
1.表面更新模型的要点 ① 溶质向液相内部传质为非稳态分子扩散过程。 ② 界面上液体单元有不同的暴露时间或称年龄，
界面上各种不同年龄的液体单元都存在。 ③ 不论界面上液体单元暴露时间多长，被置换
对于低浓度吸收
液相总吸收 速率方程式
KX Kx KLc 式中：KX ——液相总吸收系数，kmol/(m2·s)。
22
三、吸收速率方程式小结
使用吸收速率方程式应注意以下几点: ①上述的各种吸收速率方程式是等效的。采用
任何吸收速率方程式，均可计算吸收过程速率。 ②任何吸收系数的单位都是kmol/(m2·s·单位推
4
一、膜吸收速率方程式
1.气膜吸收速率方程式
NA

kG
(
p
A

pAi )
NA

pA pAi 1/ kG
NA ky yA yAi
NA

yA yAi 1/ ky
1/ kG 1/ ky
气膜阻力
5
一、膜吸收速率方程式
由道尔顿分压定律
pA pyA
pAi pyAi
NA

kG
(
32
7
一、膜吸收速率方程式
由
cA cxA cAi cxAi
NA

kL
(cAi

c)
A

kL (cxAi

cx )
A

kL c( xAi

x)
A
比较得
kx ckL
8
一、膜吸收速率方程式
3.界面组成的确定 稳态下，气、液两膜中的传质速率相等，即
NA kG pA pAi kL cAi cA
同理，可导出
NA KY YA YA*
气相总吸收 速率方程式
对于低浓度吸收
KY K y KG p
式中：KY ——气相总吸收系数，kmol/(m2·s) 。
21
二、总吸收速率方程式
6. 以( X*- X)表示总推动力的吸收速率方程式
同理，可导出
NA KX
X
* A

X
A
pAi

cAi H
15
二、总吸收速率方程式
由此得 NA kG pA pAi kG / H cA* cAi
整理得 由 相加得
NAH kG

cA* cAi
NA

kL (cAi
c )
A
NA

1 kL

H kG


cA*
cA
NA kL
(cAi
19
二、总吸收速率方程式
4. 以(x*- x)表示总推动力的吸收速率方程式
同理，可导出
NA Kx xA* xA
液相总吸收 速率方程式
Kx KLc
式中：Kx ——液相总吸收系数，kmol/(m2·s) 。
20
二、总吸收速率方程式
5. 以(Y- Y* )表示总推动力的吸收速率方程式
的关系称为操作关系，描述该关系的方程即为操 作线方程。
在 m-n 截面与塔底端面之间对组分 A 进行衡算，
可得
VY LX1 VY1 LX
Y

L V
X

Y1

L V
X1
逆流吸收塔 操作线方程
29
二、操作线方程与操作线
同理，在 m-n截面与塔顶端面之间作组分 A 的衡
算，得
Y

pA

pAi


kL kG
(c A cAi )
直线
通过定点A (c，p)
斜率——kL / kG
9
界面组成的确定
10
二、总吸收速率方程式
1. 以(p- p*)表示总推动力的吸收速率方程式
设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程
所涉及的浓度范围内为直线，则
pA*

cA H
根据双膜模型，相界面上两相互成平衡
L V
X

Y2

L V
X 2
逆流吸收塔 操作线方程
操作线方 程为直线
斜率 过点
L V B (X1，Y1) T (X2，Y2)
塔底 塔顶
30
斜率 L/V
（液气比）
Y1
B
操作
线
Y
T
Y2
Y*
推动 力
X2 X
X1
逆流吸收塔中的操作线
31
Y*=f(X)
练习题目
思考题 1.如何判断吸收过程是属于哪种过程控制？ 2.总吸收速率方程与膜吸收速率方程有何不同？ 3.何为吸收过程的操作线？操作线如何获得？ 作业题: 7、8
逆流吸收塔的物料衡算
27
一、物 料 衡 算
在吸收塔的两端面间，对溶质A作物料衡算