化工原理第五章吸收过程的传质速率共84页
2、分子扩散的两种形式
分子扩散
等分子反向扩散 单相扩散
2020/4/11
2020/4/11
分子扩散现象
分 子 扩 散 现 象
2020/4/11
2020/4/11
3、分子扩散的基本规律——费克定律
费克（A. Fick）在1855年在实验的基础上提出了 菲克第一定律，指出：“由两组分A和B组成的混合 物中，在恒定温度、总压条件下，若组分A只沿z方 向扩散，浓度梯度为dcA/dz，则任一点处组分A的扩 散通量与该处A的浓度梯度成正比”，即：
JA JB
将以上关系式代入菲克定律式，得到：
组分A在组 分B中的扩 散系数
DAB=DBA=D
组分B在组 分A中的扩 散系数
【结论】在双组分混合物中，组分A在组分B中的扩
散系数等于组分B在组分A中的扩散系数。
2020/4/11
（4）等分子反向扩散的传质速率
【传质速率】在任一固定的空间位置上，单位时间 内通过垂直于传递方向的单位面积传递的物质的量 ，以符号N表示，单位为kmol/(m2·s)。
式中 JA——组分A在扩散方向z上的扩散通量，kmol/ m2·s dcA/dz——组分A在扩散方向z上的浓度梯度，kmol/m4； DAB——组分A在组分B中的扩散系数，m2/s。
【说明】负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反， 扩散沿着浓度降低的方向进行。
2020/4/11
4、等摩尔（分子）逆（反）向扩散
一、吸收过程分析
1、吸收过程的构成
气相
相界面
液相
气相主体
溶解
液相主体
气相扩散
三步两过程
液相扩散
2020/4/11
2、吸收过程传质的方式
吸收过程
相间传质过程 单相传质过程
分子扩散过程 对流传质过程
2020/4/11
二、单相传质过程中的分子扩散
1、什么是分子扩散
【定义】静止的流体内部，若某一组分存在浓度差 ，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处 传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。
c＝cA+cB
②浓度梯度为常数
dcA const dz
2020/4/11
α
β
Tp cA1 cB1
1
Tp cA2 cB2
2
cA
C
cB2
cB1 cA1
cB
cA2
0
z
扩散距离 z
图 5-8 等 分 子 反 向 扩 散
（3）等分子反向扩散的扩散系数 由于 c＝cA＋cB＝常数
则
dcA dcB dz dz
（4）整体流动与扩散流的区别
【扩散流】（分子扩散引 起的物料流）是分子微观 运动的宏观结果，所传递 的是纯组分A或纯组分B。 【整体（主体）流动】是 物流的宏观运动，它同时 携带组分A与B流向界面。
扩散流 整体流动
2020/4/11
（5）“静止”组分B
若整体流动中B组分的传递速率为NBM，扩散流中 B组分的传递速率为JB，则：
JBNBMNccB
扩散流
即JB与NBM两者数值相 等，方向相反。由于B组
分的浓度维持不变，表观
上B组分是“静止”的。
整体流动
2020/4/11
（5）单向扩散的传质速率方程 ①单向扩散的传质速率方程基本计算式
NA
JA
NA
cA c
式中 JA——分子扩散（扩散流）所传递的量； NAcA/c——主体流动所传递的量。
2020/4/11
（2）单向扩散的特点——整（总、主）体流动
【说明】当A、B双组分气体 混合物与液体溶剂接触时， 气相主体中的组分A扩散到界 面，然后通过界面进入液相 ，造成在界面左侧附近总压 降低，使气相主体与界面产 生一小压差，促使A、B混合 气体由气相主体向界面处流 动，此流动称为总体流动。
（1）什么是等分子反向扩散
α
β
Tp cA1 cB1
1
JA JB
B
A
Tp cA2 cB2
2
【定义】通过连通管内任C一截面处两个组分的扩散
速率大小相等、方向相反时，此扩c 散B 2 过程称为等分
子反向扩散。c B 1
cA1
2020/4/11
cA2
（2）等分子反向扩散的浓度特点
①扩散过程中，任 一截面上总浓度维 持不变，即：
2020/4/11
②单向扩散传质速率方程的积分式
对于气相可推得： NARDTpZpBm(pA1pA2 )
式中：
p Bm
p B2 ln
（3）浓度（压力）梯度为常数； （4）DAB＝DBA＝D； （5）传质速率方程式为：
N A J A R D ( T p A 1 Z p A 2 ) D Z (c A 1 c A 2 )
2020/4/11
5、单向扩散及速率方程 （1）什么是单向扩散 【特点】一种组分扩散，另外一种组分“静止”。 【例如】在气体吸收中，A为被吸收组分，B为惰性 组分，液相不存在组分B，不可能向界面提供组分B 。因此，吸收过程所发生的是组分A通过“静止” 组分B的单方向扩散，而不是等分子反向扩散。
【表达式】在等分子反向扩散中， 物质的传递方式
仅为分子扩散，组分A的传质速率等于其扩散速率即
：
NA
JA
DdcA dz
2020/4/11
边界条件：z=0，cA=cA1；z=Z，cA=cA2；
对上式积分：
NA
D dcA dz
z 0
NAd
z
cA 2 cA 1
DdAc
D NA Z(cA1cA2)
——液相传质速率
2020/4/11
气相
pA1
pA2
pB1
pB2
液相
p1=pA1+pB1
A
p2=pA2+pB2
p1>p2
A，B
总体流动
（3）单向扩散的质量传递特点
2020/4/11
【说明】（1）整体流动将 B组分使得气液相界面附近 B组分分压增大，故B组分 将向主体扩散； （2）整体流动将A组分带 到了气液相界面，故气相 中A组分的传质量比单纯的 分子扩散过程多。
cA1
cA2
Z
NA
2020/4/11
如果A、B组成的混合物为理想气体，由：
pAVnART
cA
nA V
pA RT
NARDT(ZpA1pA)2 ——气相传质速率
pA1
pA2
Z
NA
2020/4/11
【等摩尔（分子）逆向扩散的特点】 （1）系统中各处的总浓度c（总压力p）相等；
（2）JA＝－JB20/4/11
【扩散通量】 【定义】单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截 面积扩散的物质量，称为扩散通量（扩散速率）， 以符号J表示，单位为kmol/(m2·s)。 【作用】扩散通量可以用来表征扩散进行的快慢程 度。
2020/4/11
【费克定律的数学表达式】
JA DABddcAz
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化工原理第五章吸收过程的传质速率
注：DCO2=0.138（cm2/s）
2019/12/1
一些物质在水中的扩散系数（20℃，稀溶液）
注：DCO2=1.50×10-9（m2/s）
2019/12/1
（3）气体扩散系数的估算
①在简化条件下，经分子运动论的理论推导与实验
修正，Fuller（富勒）等人提出了如下半经验公式 ：
1.00107T1.75( 1 1 )
2019/12/1
气相
pA1
pA2
pB1
pB2
液相
p1=pA1+pB1
A
p2=pA2+pB2
p1>p2
A，B
总体流动
（3）单向扩散的质量传递特点
【说明】（1）整体流动将 B组分使得气液相界面附近 B组分分压增大，故B组分 将向主体扩散； （2）整体流动将A组分带 到了气液相界面，故气相 中A组分的传质量比单纯的 分子扩散过程多。
式中 JA——组分A在扩散方向z上的扩散通量，kmol/ m2·s dcA/dz——组分A在扩散方向z上的浓度梯度，kmol/m4； DAB——组分A在组分B中的扩散系数，m2/s。
【说明】负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反， 扩散沿着浓度降低的方向进行。
2019/12/1
4、等摩尔（分子）逆（反）向扩散
2019/12/1
（2）单向扩散的特点——整（总、主）体流动
【说明】当A、B双组分气体 混合物与液体溶剂接触时， 气相主体中的组分A扩散到界 面，然后通过界面进入液相 ，造成在界面左侧附近总压 降低，使气相主体与界面产 生一小压差，促使A、B混合 气体由气相主体向界面处流 动，此流动称为总体流动。
D7.4108 (MS)0.5T v 0.6
2019/12/1
一些物质在水中的扩散系数（20℃，稀溶液）
注：DCO2=1.50×10-9（m2/s）
2019/12/1
（3）气体扩散系数的估算
①在简化条件下，经分子运动论的理论推导与实验
修正，Fuller（富勒）等人提出了如下半经验公式 ：
1.00107T1.75( 1 1 )
2019/12/1
气相
pA1
pA2
pB1
pB2
液相
p1=pA1+pB1
A
p2=pA2+pB2
p1>p2
A，B
总体流动
（3）单向扩散的质量传递特点
【说明】（1）整体流动将 B组分使得气液相界面附近 B组分分压增大，故B组分 将向主体扩散； （2）整体流动将A组分带 到了气液相界面，故气相 中A组分的传质量比单纯的 分子扩散过程多。
式中 JA——组分A在扩散方向z上的扩散通量，kmol/ m2·s dcA/dz——组分A在扩散方向z上的浓度梯度，kmol/m4； DAB——组分A在组分B中的扩散系数，m2/s。
【说明】负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反， 扩散沿着浓度降低的方向进行。
2019/12/1
4、等摩尔（分子）逆（反）向扩散
2019/12/1
（2）单向扩散的特点——整（总、主）体流动
【说明】当A、B双组分气体 混合物与液体溶剂接触时， 气相主体中的组分A扩散到界 面，然后通过界面进入液相 ，造成在界面左侧附近总压 降低，使气相主体与界面产 生一小压差，促使A、B混合 气体由气相主体向界面处流 动，此流动称为总体流动。
D7.4108 (MS)0.5T v 0.6
化工原理第五章第三节
吸收推动力 吸收阻力
kG
当气相的组成以摩尔分数表示时
N A k y (y yi )
k y —以 y 表示的气膜吸收系数，knoll/(m2.s)。
当气相组成以摩尔比浓度表示时
N A kY (Y Yi )
kY —以 Y 表示推动力的气膜吸收系数，kmol/(m2.s)。
2020/4/4
2、液膜吸收速率方程式
一、分子扩散与费克定律
第五章 吸收
二、稳态分子扩散 三、单相内的对流传质
第三节 吸收过程的传质速率
四、两相间传质机理—双
膜理论
五、传质速率方程式
2020/4/4
2020/4/4
吸收过程涉及两相间的物质传递，包括 三个步骤： •溶质由气相主体扩散至两相界面气相 侧，即气相内的传质； •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(平衡) •溶质由相界面液相侧扩散至液相主体 20，20/4/4即液相内的传质。
c）气相总吸收系数与液相总吸收系数的关系
KG HK L , mKy Kx , mKY K X
2020/4/4
3）各种分系数间的关系
k y PkG
kx CmkL
6、传质速率方程的分析
1）溶解度很大时的易溶气体
1 1 kG HkL
1 1 1 KG kG Hk L
1 1 KG kG
即KG kG ——气膜控制
Y * —与液相主体摩尔比X成平衡的气相摩尔比。
2020/4/4
b）以（y－y＊）为推动力的总传质速率方程
NA Ky (y y*)
K y —以（y－y＊）为推动力的气相总传质系数，kmol/(m2·s)。 y * —与液相主体摩尔分数x成平衡的气相摩尔分数。
化工原理吸收过程的传质速率
NA
Yi Y m kX
*
NA
Yi Y m kX
*
NA
Y Yi 1 kY
*
在稳态传质过程中，溶 质通过气相与通过液相 的传质速率相等。
N K ( Y Y ) A Y
总传质速率方程
Y Y* NA m 1 k X kY
推动力 传质总阻力
1 m 1 KY kX kY
JA
D AB d p A RT d Z
D p BA d B JB RT d Z
总压一定
p p p 常数 A B
d p d p p A d B 0 d Z d Z d Z
因为：JA=－JB
所以：DAB=DBA=D
D D J ( p p ) ( c c ) B A 1 A 2 A 1 A 2 RTZ Z
pA PAi CAi cA G L
1.气相传质速率方程
N A k G ( p A pi ) N A k y ( y yi ) N A k Y (Y Yi )
传质速率＝气膜传质系数×（气相主体的参数-界面处的参数）
2.液相传质速率方程
N A k L ( ci c A ) N A k x ( xi x ) N A kX ( X i X )
Y
Yi
O
提高传质速率的措施： I 1.提高液体流速；
Y*
液膜推动力
2.加强液相湍流程度。
X
Xi X*
液相总推动力
(b)液膜控制
（难溶气体属于液膜控制）
一侧进入液相一侧； （3）从液相一侧界面到液相主体。
属于相际传质过程
一、分子扩散与菲克定律
5[1].3吸收过程的传质速率
![5[1].3吸收过程的传质速率](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/e646e03243323968011c92b1.webp)
pi p*
( p p* )
以分压差表示的气 液两相总推动力
NA KG ( p p* )
以分压差表示推动力 的气相总传质系数， kmol/（m2· Pa） s·
1 1 1 K G k G Hk L
气膜中的 传质阻力
液膜中的 传质阻力
2、以c* - c为推动力表示的总传质速率方程
分子扩散与费克定律 扩散类型
双膜理论
由W.K.Lewis 和 W.G.Whitman 在上世纪 二十年代提出，是最早出现的传质理论。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（等效厚度分别为 1 和 2 ）的流体膜 层。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。
p pi ci c NA 1 / kG 1/kL
NA kG ( p pi ) kL (ci c )
c* Hp
ci Hpi
以浓度差表示的气 液两相总推动力
NA
c* ci H/(kG )
ci c 1 / kL
(c* c ) H / kG 1 / k L
相 界 面 液膜
双膜理论的三个基本要点： （two film theory）
液相主体
（1）气液两相传质阻力集 中在一定厚度的膜内；
传质方向
pi
ci
（2）在膜内只有分子扩散，
没有涡流扩散； （3）相界面处pi 、ci符合相 平衡关系，即相界面的传质 阻力为零。
cL
距离 图9-4 气液相界面两侧的浓度分布 （双膜模型）
（1）传质系数与传质推动力表示方式之间必须对应；
（2）各传质系数的单位和对应的基准；
化工原理第三版第五章吸收精品PPT课件
E小的，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
3）E的来源：实验测得；查手册
15
（二）亨利定律其它形式
1）pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
H与E的关系：
p
* A
cA H
c c
c H
x
E c H
16
c
S
M L M S (1 x) M A x M S
（一）亨利定律
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方 气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔 分数成正比，其比例系数为亨利系数。
pA* Ex
14
p
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
x——溶质在液相中的摩尔分数；
E——亨利常数，单位同压强单位。
讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T
物系一定，T E 2）E大的，溶解度小，难溶气体
D'c kL zLcBm
液相传质速率方程有以下几种形式：
N A kL (cAi cAL ) NA kx (xi x)
45
kL——以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s·kmol/m3）；
k x——以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 传质系数，kmol/（m2·s）；
（1）分离混合气体以获得一定的组分。
（2）除去有害组分以净化或精制气体。 （3）制备某种气体的溶液。 （4）工业废气的治理。 吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。
3
二、吸收过程与设备
4
脱苯煤气 含苯煤气
冷却器 加热器
洗油 吸收与解吸流程
苯 水 过热蒸汽
5
化工原理第四版课件(第五章吸收)
第五章：吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节：概述一、吸收吸收的定义：吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。
吸收的目的：I.回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体，以免环境污染。
二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度；2.良好的选择性；3.温度变化的敏感性；4.蒸汽压要低；5.良好的化学稳定性；6.较低的黏度且不易生泡；7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。
四、吸收的分类按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。
五、吸收操作的经济性（费用）气液两相流经设备的能量损耗；溶剂的挥发及变质损失；溶剂的再生费用。
√六、吸收设备第二节：气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。
气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x：气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。
yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响；加压和降温对吸收有利；升温和降压对解吸有利。
吸收过程的传质速率
吸收传质速率方程： 吸收速率与吸收推动力之间关系的数学式
吸收速率=传质系数×推动力
1、推动力在相图上的表示
OE线为气液平衡曲线； a（p，C）表示溶质分压为p的气相主体 与浓度为C的液相接触的实际状态点； b（pi，Ci）表示相界面的状态（界面 阻力很小，处于平衡状态）气液相平衡 曲线上点符合亨利定律 Pi=HCi
（对双组分混合物 DAB = DBA）
2019/4/4
二、气相中的稳定分子扩散
1．等摩尔逆向扩散 1）等摩尔逆向扩散
2019/4/4
2019/4/4
2019/4/4
2）传递速率 在任一固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的 A 物质量，称为A的传递速率，以NA表示。
dc A D dp A N A J A D dZ RT dZ
kL—液膜传质系数或液相传质系数
2019/4/4
五、两相间传质的双膜理论
（一）双膜理论
（1）在界面两侧存在气膜δ G及液膜δ L， 传质阻力集中于两静止膜层内 双膜论 （2）界面上无阻力，达到相平衡。
（3）总阻力 = 气相阻力 + 液相阻力
2019/4/4
2019/4/4
2019/4/4
（二）传质速率方程式
2019/4/4
以浓度表示：
p c RT
D c NA (cA1 cA 2 ) Z cBm
2019/4/4
讨论:
CM P 或 （1） CBM PBM
称为漂流因子，反映了主体流动影响， 其值>1。（静止船速+水速）
，
对稀溶液，CBm≈CM
漂流因子接近于1
（因稀溶液，A 浓度（气相）小，B升高，PBM≈P总）
吸收速率=传质系数×推动力
1、推动力在相图上的表示
OE线为气液平衡曲线； a（p，C）表示溶质分压为p的气相主体 与浓度为C的液相接触的实际状态点； b（pi，Ci）表示相界面的状态（界面 阻力很小，处于平衡状态）气液相平衡 曲线上点符合亨利定律 Pi=HCi
（对双组分混合物 DAB = DBA）
2019/4/4
二、气相中的稳定分子扩散
1．等摩尔逆向扩散 1）等摩尔逆向扩散
2019/4/4
2019/4/4
2019/4/4
2）传递速率 在任一固定的空间位置上，单位时间通过单位面积的 A 物质量，称为A的传递速率，以NA表示。
dc A D dp A N A J A D dZ RT dZ
kL—液膜传质系数或液相传质系数
2019/4/4
五、两相间传质的双膜理论
（一）双膜理论
（1）在界面两侧存在气膜δ G及液膜δ L， 传质阻力集中于两静止膜层内 双膜论 （2）界面上无阻力，达到相平衡。
（3）总阻力 = 气相阻力 + 液相阻力
2019/4/4
2019/4/4
2019/4/4
（二）传质速率方程式
2019/4/4
以浓度表示：
p c RT
D c NA (cA1 cA 2 ) Z cBm
2019/4/4
讨论:
CM P 或 （1） CBM PBM
称为漂流因子，反映了主体流动影响， 其值>1。（静止船速+水速）
，
对稀溶液，CBm≈CM
漂流因子接近于1
（因稀溶液，A 浓度（气相）小，B升高，PBM≈P总）
化工原理第五章(吸收过程的传质速率)
内通过垂直于传递方向的单位面积传递的物质的量 ，以符号N表示，单位为kmol/(m2· s)。 【表达式】在等分子反向扩散中， 物质的传递方式
仅为分子扩散，组分A的传质速率等于其扩散速率即
：
dc A N A J A D dz
2013-9-19
边界条件：z=0，cA=cA1；z=Z，cA=cA2；
J A J B
将以上关系式代入菲克定律式，得到：
组分A在组 分B中的扩 散系数
DAB=DBA=D
组分B在组 分A中的扩 散系数
【结论】在双组分混合物中，组分A在组分B中的扩
散系数等于组分B在组分A中的扩散系数。
2013-9-19
（4）等分子反向扩散的传质速率
【传质速率】在任一固定的空间位置上，单位时间
流体的湍动程度有关，也与流体质点的位置有关，
既不能使用公式计算，也难于用试验的方法测定。
（2）NA的表达式形式好看但不好用，并不能将NA的
表达式积分求出对流传质速率NA。
2013-9-19
4、有效层流膜模型 （1）对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的层 流膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散。 （2）层流膜外流体高度湍流，无浓度差（没有推动 力），故没有质量传递过程。 （3）层流膜的厚度ZL 层流内层分压梯度线延长线 与液相主体浓度线cA相交于一点L，L到相界面的垂
2013-9-19
整体流动
（5）单向扩散的传质速率方程 ①单向扩散的传质速率方程基本计算式
cA NA JA NA c
式中
JA——分子扩散（扩散流）所传递的量；
NAcA/c——主体流动所传递的量。
2013-9-19
②单向扩散传质速率方程的积分式 对于气相可推得：
仅为分子扩散，组分A的传质速率等于其扩散速率即
：
dc A N A J A D dz
2013-9-19
边界条件：z=0，cA=cA1；z=Z，cA=cA2；
J A J B
将以上关系式代入菲克定律式，得到：
组分A在组 分B中的扩 散系数
DAB=DBA=D
组分B在组 分A中的扩 散系数
【结论】在双组分混合物中，组分A在组分B中的扩
散系数等于组分B在组分A中的扩散系数。
2013-9-19
（4）等分子反向扩散的传质速率
【传质速率】在任一固定的空间位置上，单位时间
流体的湍动程度有关，也与流体质点的位置有关，
既不能使用公式计算，也难于用试验的方法测定。
（2）NA的表达式形式好看但不好用，并不能将NA的
表达式积分求出对流传质速率NA。
2013-9-19
4、有效层流膜模型 （1）对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的层 流膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散。 （2）层流膜外流体高度湍流，无浓度差（没有推动 力），故没有质量传递过程。 （3）层流膜的厚度ZL 层流内层分压梯度线延长线 与液相主体浓度线cA相交于一点L，L到相界面的垂
2013-9-19
整体流动
（5）单向扩散的传质速率方程 ①单向扩散的传质速率方程基本计算式
cA NA JA NA c
式中
JA——分子扩散（扩散流）所传递的量；
NAcA/c——主体流动所传递的量。
2013-9-19
②单向扩散传质速率方程的积分式 对于气相可推得：
化工原理课件第五章 吸收
η=
被吸收的溶质量 进塔气体的溶质量
Y1 Y 2 Y1
Y2=Y1(1-η)
qn,v Y1 Y2 条件所规定
X2 一般为吸收工艺
qn ,l ,m qn,v
Y1 Y2 X1* X 2
Y1 Y2
Y1 m
X
2
qn,l=（1.1～1.5）qn,l,m
2020/7/16
16
5-14 填料层高度的计算
溶解度随温度和溶质气体的分压不同而不同，平衡时溶质在 气相中的分压称为平衡分压。溶质组分在两相中的组成服从 相平衡关系。
加压和降温有利于吸收操作，反之，升温和减压对解吸有利。 但加压、减压费用太高一般不采用。
2020/7/16
6
５－２ 亨利定律
亨利定律
当总压不高（一般小于500KPa）时，在一定温度下，稀溶液上 方气相中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：
一、 填料层高度的基本计算式
填料层高度计算涉及物料衡算、传质 速率和相平衡关系。我们前面介绍的 所有传质速率方程都适用于稳定操作 的吸收塔中的"某一横截面",而不能用 于全塔。
该微元内，吸收质的传递量dG为：
dG qn,vdY qn,ldX
由吸收速率方程可知，该微元内，气相
和液相吸收质的变化量dG为：
在相内（气相或液相）传质方式包括分子扩散和湍流扩散。
分子扩散：当流体内部某一组分存在浓度差时，因微观的分 子热运动使组分从浓度高处传递到较低处，这种现象称为分 子扩散。
湍流扩散：当流体流动或搅拌时，由于流体质点的宏观运动
（湍流），使组分从浓度高处向低处移动，这种现象称为湍
流扩散。在湍流状态下，流体内部产生旋涡，故又称为涡流
化工原理第五章吸收(传质理论之一)超详细讲解
上例用比摩尔分率计算： VNH3＝VB(YA1-YA2) 吸收前： YA1= yA1/yB2=yA1/(1-yA1 )=0.2/0.8=0.25 吸收后：YA2=yA2/yB2=yA2/(1-yA2)=0.05/0.95=0.053
被吸收NH3的体积： VNH3＝80*(0.25-0.053) =15.8 m3
传热过程
吸收过程
理论 将对流给热视为壁 实质 附近滞流层的热传
导过程—付立叶定
将吸收视为A穿过相界面附 近滞流双膜的分子扩散过 程—费克定律
At
T
T
t
t
A1 (T tw1 ) A2 (tw2 t )
N
DAC
DgP
RTpBg
A(
Dl (CA CS
CSl
p )
pi) A(Ci C)
作业： P185 7
§5-3 吸收速率
吸收速率决定吸收达到平衡的时间，决定吸收操作的 生产强度，是吸收设备选型和设备设计的重要依据。
一、吸收速率定义：NA= dnA/dτ 对于稳定吸收过程：NA=nA/τ mol(A)/s 吸收过程是物质的相转移过程，通过扩散方式进行。
二、扩散 1、分子扩散：物质以分子热运动方式穿过静止或滞流流 体的传递过程——特点：传递速率慢。 2 、对流扩散：物质以相对运动方式穿过湍流流体的传递 过程——特点：传递速率快。
A(Ci
C) =klA(Ci-C)
kl
DlCT
lCS
所以，可用界面附近气膜中的扩散速率：
NA=kgA(p-pi) 或液膜中的扩散速率：
计算吸收速率。
NA=klA(Ci-C)
作业： P185 12、13
六、吸收速率方程 1 气膜吸收分速率方程
被吸收NH3的体积： VNH3＝80*(0.25-0.053) =15.8 m3
传热过程
吸收过程
理论 将对流给热视为壁 实质 附近滞流层的热传
导过程—付立叶定
将吸收视为A穿过相界面附 近滞流双膜的分子扩散过 程—费克定律
At
T
T
t
t
A1 (T tw1 ) A2 (tw2 t )
N
DAC
DgP
RTpBg
A(
Dl (CA CS
CSl
p )
pi) A(Ci C)
作业： P185 7
§5-3 吸收速率
吸收速率决定吸收达到平衡的时间，决定吸收操作的 生产强度，是吸收设备选型和设备设计的重要依据。
一、吸收速率定义：NA= dnA/dτ 对于稳定吸收过程：NA=nA/τ mol(A)/s 吸收过程是物质的相转移过程，通过扩散方式进行。
二、扩散 1、分子扩散：物质以分子热运动方式穿过静止或滞流流 体的传递过程——特点：传递速率慢。 2 、对流扩散：物质以相对运动方式穿过湍流流体的传递 过程——特点：传递速率快。
A(Ci
C) =klA(Ci-C)
kl
DlCT
lCS
所以，可用界面附近气膜中的扩散速率：
NA=kgA(p-pi) 或液膜中的扩散速率：
计算吸收速率。
NA=klA(Ci-C)
作业： P185 12、13
六、吸收速率方程 1 气膜吸收分速率方程