化工原理ppt课件：第五章-气体吸收.ppt

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1、“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1第二节第二节 气液相平衡气液相平衡第五章第五章 气体吸收气体吸收第一节第一节 概述概述第三节第三节 吸收过程的传质速率吸收过程的传质速率第四节第四节 吸收塔的计算吸收塔的计算第五节第五节 填料塔填料塔“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2第一节第一节 概述概述一、吸收操作的应用一、吸收操作的应用 二、

2、吸收过程与设备二、吸收过程与设备 三、吸收过程分类三、吸收过程分类四、吸收剂的选择四、吸收剂的选择“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3一、气体操作的应用一、气体操作的应用（1 1）分离混合气体以获得一定的组分。）分离混合气体以获得一定的组分。（2 2）除去有害组分以净化或精制气体。除去有害组分以净化或精制气体。（3 3）制备某种气体的溶液。）制备某种气体的溶液。（4 4）工业废气的治理。）工业废气的治理。吸收的依据吸收的依据 混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。

3、混合物各组分在某种溶剂中溶解度的差异。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。4二、吸收过程与设备二、吸收过程与设备“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。5吸收与解吸流程吸收与解吸流程含苯煤气含苯煤气脱苯煤气脱苯煤气洗油洗油苯苯水水过热蒸汽过热蒸汽加热器加热器冷却器冷却器“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治

4、信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。6（1 1）物理吸收物理吸收和化学吸收和化学吸收（2 2）单组分吸收单组分吸收和多组分吸收和多组分吸收（3 3）等温吸收等温吸收和非等温吸收和非等温吸收（4 4）高浓度吸收和）高浓度吸收和低浓度吸收低浓度吸收（1 1）溶解度大；）溶解度大；三、吸收过程的分类三、吸收过程的分类四、吸收剂的选择四、吸收剂的选择“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。7（2 2）选择性高；）选择性高；

5、（3 3）再生容易；）再生容易；（4 4）挥发性小；）挥发性小；（5 5）粘度低；）粘度低；（6 6）化学稳定性高；）化学稳定性高；（7 7）腐蚀性低；）腐蚀性低；（8 8）无毒、无害、价廉等。）无毒、无害、价廉等。选择原则：经济、合理。选择原则：经济、合理。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。8第二节第二节 气液相平衡气液相平衡一、一、 平衡溶解度平衡溶解度二、二、 亨利定律亨利定律三、三、 气液相平衡关系在吸收中的应用气液相平衡关系在吸收中的应用“雪亮工程是以区

6、（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。9一、平衡溶解度一、平衡溶解度平衡状态：平衡状态：一定压力和温度，一定量的吸收一定压力和温度，一定量的吸收 剂与混合气体充分接触，气相剂与混合气体充分接触，气相 中的溶质中的溶质 向溶剂中转移，长期充分接向溶剂中转移，长期充分接 触后，液相触后，液相 中溶质组分的浓度不再增加，此时，气中溶质组分的浓度不再增加，此时，气 液两相达到平衡。液两相达到平衡。饱和浓度饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。平衡时溶质在液相中的浓度。“雪亮工程是以区（县）、乡

7、（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。10平衡分压：平衡分压：平衡时气相中溶质的分压。平衡时气相中溶质的分压。平衡状态的因素平衡状态的因素FC 2=32+2=3当压力不太高、温度一定时当压力不太高、温度一定时 p*A =f1（ x ） y*=f2（x） p*A =f3（ cA ）“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。11氨在水中的溶解度氨在水中的溶解度“雪亮工程是以区

8、（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。122020下下SOSO2 2在水中的溶解度在水中的溶解度“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。13几种气体在水中的溶解度曲线“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。14讨论：讨论：（2）温度、）

9、温度、y一一定，定，总压增加总压增加，在同一溶剂中，在同一溶剂中，溶质的溶解度溶质的溶解度x随之增加，随之增加，有利于吸收有利于吸收 。（1）总压、）总压、y一一定，定，温度下降温度下降，在同一溶剂中，在同一溶剂中，溶质的溶解度溶质的溶解度x随之增加，随之增加，有利于吸收有利于吸收 。（3）相同的总压及摩尔分率，）相同的总压及摩尔分率， cO2 cCO2 cSO2 x或或 A*Acc*AAppA由气相向液相传质，吸收过程由气相向液相传质，吸收过程*AApp 平衡状态平衡状态*AApp A由液相向气相传质，解吸过程由液相向气相传质，解吸过程吸收过程：吸收过程：“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村

10、（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。22（二）（二）指明过程进行的极限指明过程进行的极限过程极限：相平衡。过程极限：相平衡。yPyxABCxy*y*y“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。23（1）逆流吸收，塔高无限，）逆流吸收，塔高无限，2*2min2,mxyyL V，y2V，y1L，x2L，x1（2）逆流吸收，塔高无限，）逆流吸收，塔高无限，myxL1max, 1 （三）

11、（三）确定过程的推动力确定过程的推动力（1）吸收过程推动力的表达式）吸收过程推动力的表达式*AApp y - y*或或x* -x或或A*Acc“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。24（2）在）在xy图上图上 APyy*xx*“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。25第三节第三节 吸收过程的传质速率吸收过程的传质速率一、一、 分子扩散与菲克定

12、律分子扩散与菲克定律六、六、 两相间的双模理论两相间的双模理论四、四、 分子扩散系数分子扩散系数七、七、 总传质速率方程总传质速率方程二、二、 等摩尔逆向扩散等摩尔逆向扩散三、三、 组分组分A A通过静止组分通过静止组分B B的扩散的扩散五、五、 单相内对流传质单相内对流传质“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。26吸收过程：吸收过程： （1）A由气相主体到相界面，由气相主体到相界面，气相内传递气相内传递；（2）A在相界面上溶解，溶解过程；在相界面上溶解，溶解过程；（

13、3）A自相界面到液相主体，自相界面到液相主体，液相内传递液相内传递。单相内传递方式：分子扩散；对流扩散单相内传递方式：分子扩散；对流扩散 。一、一、 分子扩散与菲克定律分子扩散与菲克定律“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。27分子扩散分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存：在静止或滞流流体内部，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，该组分由浓度较高处传递至浓度较低处， 这种现象称

14、为分子扩散。这种现象称为分子扩散。扩散速率扩散速率：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截：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，面积扩散的物质量，J表示，表示， kmol/(m2s)。 菲克定律菲克定律：温度、总压一定，组分：温度、总压一定，组分A在扩散方向上任一在扩散方向上任一 点处的扩散通量与该处点处的扩散通量与该处A的浓度梯度成正比。的浓度梯度成正比。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。28zcDJddAABAJA组分组分A扩散速率（扩散通量

15、），扩散速率（扩散通量）， kmol/（m2s）；）； 组分组分A在扩散方向在扩散方向z上的浓度梯度（上的浓度梯度（kmol/m3）/m； zcddA DAB组分组分A在在B组分中的扩散系数，组分中的扩散系数，m2/s。 负号：表示扩散方向与浓度梯度方向相反，扩散沿负号：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着浓度降低的方向进行 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。29理想气体：理想气体：RTpcAA zcddAzpRT dd1A=zpRTDJ

16、ddAABA 分子扩散两种形式：等摩尔逆向扩散，组分分子扩散两种形式：等摩尔逆向扩散，组分A通过通过 静止组分静止组分B的扩散。的扩散。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。30JAJBT PpA2pB2T PpA1pB112二、等摩尔逆向扩散二、等摩尔逆向扩散“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。31等摩尔逆向扩散：等摩尔逆向扩散：任一截面

17、处两个组分的扩散速率任一截面处两个组分的扩散速率 大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。 zpRTDJddAABAzpRTDJddBBABBpppA总压一定总压一定 zpddA=zpddB“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。32 JA=JB DAB=DBA=D 等分子反向扩散传质速率方程等分子反向扩散传质速率方程传质速率定义：任一固定的空间位置上，传质速率定义：任一固定的空间位置上， 单位时间单位时间 内通过单位面积的物质量，记作内通过单位面积的物质量，记作N,

18、kmol/(m2 s) 。 NA= zpRTDJddAA气相：气相：“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。33)(A2A1AcczDNNA= zcDJddAABA)(A2A1AppRTzDN液相：液相：讨论讨论1）21AAAppN“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。342）组分的浓度与扩散距离）组分的浓度与扩散距离z成直线关系。成直线关系。

19、 3）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。）等分子反方向扩散发生在蒸馏过程中。 ppB1pA1pA2pB2扩散距离扩散距离z0zp三、三、 组分组分A A通过静止组分通过静止组分B B的扩散的扩散“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3512JAJBNMcA/cNMcB/cNMNA（1）整体移动：因溶质扩散）整体移动：因溶质扩散 到界面溶解于溶剂中，造到界面溶解于溶剂中，造 成界面与主体的微小压差，成界面与主体的微小压差， 使得混合物向界面处的流使得混合物向界面处的流

20、动。动。（2）整体移动的特点：）整体移动的特点：1）因分子本身扩散引起的宏观流动。）因分子本身扩散引起的宏观流动。2）A、B在整体移动中方向相同，流动速度正比于摩在整体移动中方向相同，流动速度正比于摩尔尔 分率。分率。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。36ccNNAMMA ccNNBMMB ccNJNAMAA ccNJNBMBB ccNJBMB0 zcccDcNddAAA微分式微分式“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化

21、为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。37在气相扩散在气相扩散 RTpcAA RTpc zpppRTDpNdd)(AAA B1B2AlnppRTzDpN 积分式积分式)(A2A1BmAppRTzpDpN 积分式积分式B1B2B1B2Bmlnppppp “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。38S1S2S1S2Smlnccccc )(A2A1SmAcczcDcN积分式积分式液相：液相：（4）讨论）讨论1）组分）组分A的浓度

22、与扩散距离的浓度与扩散距离z为指数关系为指数关系 Bmpp2）Smcc、漂流因子，漂流因子，无因次无因次 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。39漂流因子意义漂流因子意义：其大小反映了整体移动对传质速率的影：其大小反映了整体移动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩 散增大的倍数。散增大的倍数。 1Bm pp1Sm cc漂流因子的影响因素：漂流因子的影响因素： 浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。浓

23、度高，漂流因数大，总体流动的影响大。 低浓度时，漂流因数近似等于低浓度时，漂流因数近似等于1，总体流动的影响小。，总体流动的影响小。 3）单向扩散体现在吸收过程中。）单向扩散体现在吸收过程中。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。40扩散系数的意义：单位浓度梯度下的扩散通量，反映扩散系数的意义：单位浓度梯度下的扩散通量，反映 某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常某组分在一定介质中的扩散能力，是物质特性常 数之一；数之一；D，m2/s。 D的影响因素：的影响因素：

24、A、B、T、P、浓度、浓度D的来源：查手册；半经验公式；测定的来源：查手册；半经验公式；测定四、分子扩散系数四、分子扩散系数“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。41（1）气相中的）气相中的D范围：范围：10-510-4m2/s 经验公式经验公式 D pDTpTDpTfD )(75. 1，（2）液相中的）液相中的D范围：范围：10-1010-9m2/s D DTTDTfD )( ，“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、

25、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。42五、五、 单相内的对流传质单相内的对流传质涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部涡流扩散：流体作湍流运动时，若流体内部 存在浓度梯度，流体质点便会靠存在浓度梯度，流体质点便会靠 质点的无规则运动，相互碰撞和质点的无规则运动，相互碰撞和 混合，组分从高浓度向低浓度方混合，组分从高浓度向低浓度方 向传递，这种现象称为涡流扩散。向传递，这种现象称为涡流扩散。 zcDJeeddA,A “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重

26、点的“群众性治安防控工程”。43eJ,A涡流扩散速率，涡流扩散速率，kmol/(m2s)； eD涡流扩散系数，涡流扩散系数，m2/s。注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性注意：涡流扩散系数与分子扩散系数不同，不是物性 常数，其值与流体流动状态及所处的位置有常数，其值与流体流动状态及所处的位置有 关关 。总扩散通量：总扩散通量：zc)D(DJeddAA “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。44TTWtWt热流体热流体冷流体冷流体pAGpAicAicAL气相气

27、相液相液相zTztzGzLE（一）单相内对流传质的有效膜模型（一）单相内对流传质的有效膜模型单相内对流传质过程单相内对流传质过程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。451）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分 子扩散，溶质子扩散，溶质A的浓度梯度较大，的浓度梯度较大，pA随随z的的 变化较陡。变化较陡。 2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散，）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散， 溶质浓度均一化，溶质浓度均一化，pA随随z的变

28、化近似为水的变化近似为水 平线。平线。 3）过渡区：分子扩散）过渡区：分子扩散+涡流扩散，涡流扩散，pA随随z的的 变化逐渐平缓。变化逐渐平缓。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。46有效膜模型有效膜模型 单相对流传质的传质单相对流传质的传质阻力阻力全部集中在一层全部集中在一层虚虚拟的膜拟的膜层内，膜层内的传质形式层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散仅为分子扩散 。（二）气相传质速率方程（二）气相传质速率方程 有效膜厚有效膜厚zG由层流内层浓度梯度线延长线与流由层流内

29、层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点体主体浓度线相交于一点E，则厚度，则厚度zG为为E到相界到相界面的垂直距离。面的垂直距离。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。47AAGAiGBmDpN(pp)RTz p )(iAAGGAppkN GGBmDpkRTz p 以分压差表示推动力的气膜传质分系数，以分压差表示推动力的气膜传质分系数， kmol/（m2skPa）。）。 Gk=传质系数传质系数吸收的推动力吸收的推动力 AN“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区

30、）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。48气相对流传质速率方程有以下几种形式：气相对流传质速率方程有以下几种形式：)(iAAGGAppkN )(AiyyykN yk以气相摩尔分率表示推动力的气膜传以气相摩尔分率表示推动力的气膜传 质分系数，质分系数，kmol/（m2s）；）； 各气相传质分系数之间的关系：各气相传质分系数之间的关系： pyp AGiipyp AGpkky 带入上式带入上式)(iAAGGAppkN 与与)(AiyyykN 比较比较“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台

31、、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。49AAiALLBm()D cNccz c)(ALiALAcckN LLBmD ckz c 液相传质速率方程有以下几种形式：液相传质速率方程有以下几种形式：)(AxxkNix )(ALiALAcckN （二）液相传质速率方程（二）液相传质速率方程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。50kL以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜以液相组成摩尔浓度表示推动力的液膜 对流传质分

32、系数，对流传质分系数，kmol/（m2skmol/m3）；）； xk以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜以液相组成摩尔分率表示推动力的液膜 对流传质分系数，对流传质分系数，kmol/（m2s）；）； 各液相传质分系数之间的关系：各液相传质分系数之间的关系： Lckkx 注意：注意： 对流传质系数对流传质系数=f (操作条件、流动状态、物性）操作条件、流动状态、物性）“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。51六、六、 两相间传质的两相间传质的双模理论双模理论相际对流传质三

33、大模型：双膜模型相际对流传质三大模型：双膜模型 溶质渗透模型溶质渗透模型 表面更新模型表面更新模型（一）（一）双膜理论双膜理论pAGpAicAicAL气相气相液相液相zGzLE“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。52双膜模型的基本论点（假设）双膜模型的基本论点（假设） （1）气液两相存在一个）气液两相存在一个稳定的相界面稳定的相界面，界面两侧存，界面两侧存 在稳定的在稳定的气膜和液膜气膜和液膜。膜内为。膜内为层流层流，A以以分子扩分子扩 散散方式通过气膜和液膜。方式

34、通过气膜和液膜。（2）相界面相界面处两相达平衡，处两相达平衡，无扩散阻力无扩散阻力。 （3）有效）有效膜以外膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以主体中，充分湍动，溶质主要以 涡流扩散涡流扩散的形式传质。的形式传质。 双膜模型也称为双膜模型也称为双膜阻力双膜阻力模型模型 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。53（一）（一）气相传质速率方程气相传质速率方程 )(*AAGAppKN )(*AyyKNy GK以气相分压差表示推动力的气相总传质以气相分压差表示推动力的气相总传质

35、 系数，系数，kmol/（m2skPa）；）； yK以气相摩尔分率差表示推动力的气相以气相摩尔分率差表示推动力的气相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；)(*AYYKNY YK以气相摩尔比差表示推动力的气相以气相摩尔比差表示推动力的气相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）；七、总传质速率方程七、总传质速率方程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。54（二）（二）液相总传质速率方程液相总传质速率方程 )(A*ALAccKN )(*AXXKN

36、X LK 以液相浓度差表示推动力的液相总传以液相浓度差表示推动力的液相总传 质系数，质系数，kmol/m2skmol/m3）；）； xK以液相摩尔分率差表示推动力的液相以液相摩尔分率差表示推动力的液相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）； )(*AxxKNx XK以液相摩尔比差表示推动力的液相以液相摩尔比差表示推动力的液相 总传质系数，总传质系数，kmol/（m2s）；）； “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。55GLG111kHkK GLL11kHk

37、K LGHKK xyykmkK 11yxxmkkK111 xyKmK 根据双膜理论根据双膜理论 （三）（三）总传质系数与单相传质分系数之间的关系总传质系数与单相传质分系数之间的关系系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。56（四）（四）总传质系数之间的关系总传质系数之间的关系 yKpK GxKcK LXYYkmkK 11YXXmkkK111 XYKmK YKpK GXKcK L“雪亮工

38、程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。57（五）（五）传质速率的控制传质速率的控制GLG1 1 1kHkK GLL 1 1kHkK 1 1yxykkmK YXXmkkK1 1 1 相间传质总阻力相间传质总阻力 = 液相液相(膜膜)阻力阻力 +气相气相(膜膜)阻力阻力注意注意:传质系数、传质阻力传质系数、传质阻力 与推动力一一对应。与推动力一一对应。 1 1YXYkkmK yxxmkkK1 1 1 1.传质阻力传质阻力“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指

39、挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。582.传质速率的控制步骤传质速率的控制步骤（1 1）气膜控制）气膜控制气膜控制气膜控制：传质阻力主要集中在气相，此吸收过程传质阻力主要集中在气相，此吸收过程 为气相阻力控制（气膜控制）。为气相阻力控制（气膜控制）。 G1KG1kH 较大易溶气体较大易溶气体 气膜控制的特点：气膜控制的特点：AiA*AApppp .pAIpAicAcAi*Ac*Ap)(*AAppkNGA “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视

40、频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。59提高传质速率的措施：提高气体流速；提高传质速率的措施：提高气体流速； 加强气相湍流程度。加强气相湍流程度。 （2 2）液膜控制）液膜控制液膜控制液膜控制：传质阻力主要集中在液相，此吸收过程传质阻力主要集中在液相，此吸收过程 为液相阻力控制（液膜控制）为液相阻力控制（液膜控制） 液膜控制的特点：液膜控制的特点：LL11kK H较小难溶气体较小难溶气体 AAiA*Acccc .ApAip*ApAcAic*Ac)(A*ALAcckN “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全

41、视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。60提高传质速率的措施：提高液体流速；提高传质速率的措施：提高液体流速； 加强液相湍流程度。加强液相湍流程度。 YYkK1 1 同理：同理：气膜控制：气膜控制：XXkK1 1 液膜控制：液膜控制：iYYYY *m小易溶气体小易溶气体)(*YYkNYA m大难溶气体大难溶气体XXXXi *)(*XXkNXA “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。61第四节第四节 吸收塔的计算吸收塔的计算一、物料衡算与操作线方程一、物料衡算

42、与操作线方程二、吸收剂的用量最小液气比二、吸收剂的用量最小液气比三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算四、四、吸收塔的操作计算吸收塔的操作计算五、解吸塔的计算五、解吸塔的计算“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。62传质设备：传质设备：“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。63 操作型：核算；操作型：核算； 操作条件与吸收结果的关系。操作条

43、件与吸收结果的关系。计算依据：物料衡算计算依据：物料衡算 相平衡相平衡 吸收速率方程吸收速率方程吸收塔的计算内容：吸收塔的计算内容： 设计型：流向、流程、吸收剂用量、设计型：流向、流程、吸收剂用量、 吸收剂浓度、塔高、塔径吸收剂浓度、塔高、塔径“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。64一、物料衡算与操作线方程一、物料衡算与操作线方程物料衡算物料衡算定态，假设定态，假设S不挥发，不挥发，B不溶于不溶于S全塔范围内，对全塔范围内，对A作物料衡算作物料衡算 ：GY1+LX2

44、=GY2+LX1 G（Y1Y2）=L（X1X2） G,Y2G,Y1L,X2L,X1121211()G YYYYGYY “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。65X1=X2G（Y1Y2）/L操作线方程式及操作线操作线方程式及操作线（1）逆流吸收）逆流吸收G，Y2G，Y1L，X2L，X1G，YL，XGY+LX2=GY2+LX22()LLYXYXGGY2=Y1（1 ） A被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。被吸收的百分率，称为回收率或吸收率。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇

45、）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。6611()LLYXYXGG 同理：同理：逆流吸收操作线具有如下特点：逆流吸收操作线具有如下特点： XY1Y2X1X2ABLG)(*XfY Y“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。673）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关，与系）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关，与系 统的平衡关系、塔型及操作条件统的平衡关系、塔型及操作条件T、

46、p无关。无关。 2）操作线通过塔顶（稀端）操作线通过塔顶（稀端） A （X2，Y2）及及塔底塔底 （浓端）（浓端） B （X1， Y1）;1）定态，）定态，L、G、Y1、X2恒定，操作线在恒定，操作线在XY 坐标上为一直线，斜率为坐标上为一直线，斜率为L/G 。 L/G为吸收为吸收 操作的操作的液气比液气比； “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。685）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线 离平衡线愈远吸收的推动力愈大；

47、离平衡线愈远吸收的推动力愈大；4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平 衡线衡线OE下方。下方。 XAB)(*XfYYK.YXX*Y*“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。69（2）并流吸收）并流吸收G,Y2G,Y1L,X2L,X1V,Y L,XGY+LX=GY2+ LX222()LLYXYXGG Y2Y1X2X1ABXY“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为

48、基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。70逆流与并流的比较：逆流与并流的比较：1）逆流推动力均匀，且）逆流推动力均匀，且并并流流逆逆流流mmYY 2） Y1大，逆流时大，逆流时Y1与与X1在塔底相迂有利于提高在塔底相迂有利于提高X1； X2小，逆流时小，逆流时Y2与与X2在塔顶相迂有利于降低在塔顶相迂有利于降低Y2。逆流与并流操作线练习逆流与并流操作线练习“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。71Y3 X2X1Y1 Y2X2Y2X3C CD

49、DA AB BY1Y2Y3X1X2X3C CD DA AB B“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。72二、吸收剂的用量最小液气比二、吸收剂的用量最小液气比B1Y1Y2ABOEXYX2X1X*1P“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。73（一）（一）最小液气比最小液气比最小液气比定义：针对一定的分离任务，操作条件和最小液气比定义：针对一定的分

50、离任务，操作条件和吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，达到分吸收物系一定，塔内某截面吸收推动力为零，达到分离程度所需塔高无穷大时的液气比。离程度所需塔高无穷大时的液气比。 minLG 最小液气比的计算最小液气比的计算1.平衡曲线一般情况平衡曲线一般情况 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。7412*min12YYLGXX X*1与与Y1相平衡的液相组成。相平衡的液相组成。 平衡关系符合亨利定律时：平衡关系符合亨利定律时： 121min2YYLYGXm 2.平衡曲