制药化工原理：第六章第三节传质机理与吸收速率
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化工原理 第六章 吸收
不同的溶质在同一个溶剂中的溶解度不同，溶解度很大的
气体称为易溶气体，溶解度很小的气体称为难溶气体；同
一个物系，在相同温度下，分压越高，则溶解度越大；而
分压一定，温度越低，则溶解度越大。这表明较高的分压
和较低的温度有利于吸收操作。在实际吸收操作过程中，
溶质在气相中的组成是一定的，可以借助于提高操作压力
.
第二节 吸收中的气液相平衡
相平衡关系随物系的性质、温度和压力而异，通常由
实验确定。图6-3是由实验得到的SO2和NH3在水中的溶解度
曲线，也称为相平衡曲线。图中横坐标为溶质组分(SO2、
NH3)在液相中的摩尔分数
x
，纵坐标为溶质组分在气相中
A
的分压 p A 。从图中可见：在相同的温度和分压条件下，
体，该值很小。
2.2注意事项
①亨利定律只适用于稀溶液,如常压下难溶或少溶气体的吸收， 否则就有偏差；
②只适用于与溶剂不发生化学反应的气体的吸收；
③溶解度系数随温度升高而降低,即T↑，H↓；
④应用于较高压强时,如5atm以上，分压应以逸度代替；
⑤为了使用方便,亨利定律可以改写成以下形式:
pA ExA, yA mxA,
图6-4 吸收平衡线
.
第二节 吸收中的气液相平衡
2.相平衡线在吸收过程中的应用 2.1判断吸收能否进行。由于溶解平衡是吸收进行的极限,所以， 在一定温度下，吸收若能进行，则气相中溶质的实际组成 Y A 必须大 于 则与过液程相反中向溶进质行含，量为成解平吸衡操时作的。组图成6-4Y中A ，的即A点YA 为 Y实A。 际若操出作现点Y,A 若 AY 点A 时位， 于平衡线的上方，则 YA为吸Y A 收过程；若A点在平衡线上,YA=YA*,体 系达平衡，吸收过程停止；当A点位于平衡线的下方时,则YA<YA*,为解 吸过程。 2.2 确定吸收推动力。显然,YA>YA*是吸收进行的必要条件，而差 值 △YA=YA-YA* 则是吸收过程的推动力，差值△YA越大，则吸收速率必 然越大。 2.3同理,若以液相为研究对象,在一定条件下,要让吸收过程能进 行,则液相中溶质的实际组成XA必须小于与实际气相中溶质含量YA成平 衡时的液相组成XA*,即XA<XA*,差值△XA=XA* -XA即为吸收过程的推动力, 该值越大,吸收速率也就越大。否则,过程必为解吸操作。
9.3 吸收过程的机理及传质速率方程
K y 1 1 k y m kx KY 1 1 kY M k X
相内或同基准的传质系数换算
相际或不同基准传质系数换算
k y PkG
k x cmkL
kY k y
K y PKG
K x cm K L
1 Y 1 Yi k X k x 1 X 1 X i KY K y 1 Y 1 Ye K X K x 1 X 1 X e
总传质阻力1/Ky等于气相传质阻力1/ky与液相传质阻力m/kx之和。
因为总阻力1/Ky以气相为基准，所以液相阻力1/kx需乘以换算系数m。
气、液传质总推动力为两相的相内传质推动力之和。
第三节 吸收过程的机理及传质速率方程
N A Kx ( xe x)
1 1 1 K x k x m ky
吸收传质速率方程的几种形式
相平衡方程 吸收传质速率 方程
y mx b
N A k y y yi k x xi x K y y ye K x xe x
Y MX b
N A kY Y Yi kX X i X KY Y Ye K X X e X
e
的总传质速率方程
传质速率方程式可以写为： N A Kx ( xe x)
第三节 吸收过程的机理及传质速率方程
讨论：
N A K y y ye
1 1 m K y k y kx
1/Ky为气、液两相总传质阻力。
以y－ye为总推动力 的总传质速率方程
Ky是以(y-ye)为推动力的总传质系数，单位为 kmol/(m2 s)
相中，而界面阻力可忽略不计的概念，在传质过程的计算中得到了
化工原理第六章吸收习题答案解析
由于 y*A yA ，所以将发生吸收过程。推动力为
示意图见题 6-3 图。
y 0.03 0.0189 0.0111
题 6-3 图
分析 体会通过改变温度和总压来实现气液之间传质方向的改变 ,即吸收和解 吸。
6-4 氨-空气混合气中含氨(摩尔分数)，在常压和 25℃下用水吸收，过程中不 断移走热量以使吸收在等温下进行。进气量为 1000 m3 ，出口气体中含氨(摩尔 分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m3) 。
①
p* CO2
cCO2 H CO2
0.01 3.347 104
29.9kPa
推动力
p 20.1kPa（吸收）
②
p* CO2
cCO2 H CO2
0.05 3.347 104
149.4kPa
推动力
p 99.4kPa（解吸）
或者 , 用摩尔分数差表示时
①
由
xCO2
0.01 1000
1.8104
NA
DP RTZ
pA1 pA2 ln pB2 pB1 pB2 pB1
查教材附录水的物理性质得，20℃时水的蒸汽压为。已知条件为：
pA1 101.3kPa, pA2 0kPa, pB2 101.3kPa, pB1 101.3 2.3346 98.97kPa, P pA2 pB2 101.3kPa,
试求这两种情况下 CO2 的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到
pCO2 50kPa ExC*O2 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出
ECO2 25℃ 1.66105 kPa
所以可以得到
又因为
x* CO2
3.01104
HCO2 25℃
化工原理传质
dc A —组分A在扩散方向z上的浓度梯度（kmol/m3）/m dz
； DAB——组分A在B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
着浓度降低的方向进行
对于气体扩散：
dC A N A J A D dZ D dp A NA RT dZ
nA pA C A V RT
mA wA m
摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数 占混合物总摩尔数的分率。
气相：
nA 液相： x A n
nA yA n
yA yB y N 1
xA xB x N 1
质量分率与摩尔分率的关系：
nA mwA / M A xA n mwA / M A mwB / M B mwN / M N wA /M A wA /M A wB /M B wN /M N
JA NMcA/c
到界面溶解于溶剂中，造
成界面与主体的微小压差
NA
，
使得混合物向界面处的流 动。 （2）总体流动的特点：
总体流 动NM NMcB/c
JB
1
2
1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。
N MA
cA NM c
N MB
cB NM c
p Bm
——漂流因数，无因次
Sm
漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子
扩
散增大的倍数。 漂流因数的影响因素：
p p Bm 1
c cSm
1
浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。
； DAB——组分A在B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
着浓度降低的方向进行
对于气体扩散：
dC A N A J A D dZ D dp A NA RT dZ
nA pA C A V RT
mA wA m
摩尔分率：在混合物中某组分的摩尔数 占混合物总摩尔数的分率。
气相：
nA 液相： x A n
nA yA n
yA yB y N 1
xA xB x N 1
质量分率与摩尔分率的关系：
nA mwA / M A xA n mwA / M A mwB / M B mwN / M N wA /M A wA /M A wB /M B wN /M N
JA NMcA/c
到界面溶解于溶剂中，造
成界面与主体的微小压差
NA
，
使得混合物向界面处的流 动。 （2）总体流动的特点：
总体流 动NM NMcB/c
JB
1
2
1）因分子本身扩散引起的宏观流动。 2）A、B在总体流动中方向相同，流动速度正比于摩尔 分率。
N MA
cA NM c
N MB
cB NM c
p Bm
——漂流因数，无因次
Sm
漂流因数意义：其大小反映了总体流动对传质速率的影 响程度，其值为总体流动使传质速率较单纯分子
扩
散增大的倍数。 漂流因数的影响因素：
p p Bm 1
c cSm
1
浓度高，漂流因数大，总体流动的影响大。
化工原理第六章第三节
称为“气相总传质单元高度” ，用
表示
HOG
HOG
V KY a
NOG
Y1
Y2
Y
dY Y*
——气相总传质单元数
Z HOGNOG
2020/10/10
Z HOLNOL
—液相总传质单元高度，m ；
HOL
—液相总传质单元数，无因次 ；
NOL
依此类推，可以写出通式：
HOL
L K xa
NOL
X1
X2
X
dX *
X
dX *
X
KY a, KX a
气相总体积吸收系数及液相总体积吸收系数
物理意义 在：推动力为一个单位的情况下，单位时间单 位体积填料层内吸收的溶质量。
2、传质单元高度与传质单元数
1）传质单元高度与传质单元数的概念
2020/10/10
V 的单位
[kmol / s]
KY a
[kmol /(m2 s)][m2 / m3 ][m2 ] [m]
X
填料层高度=传质单元高度×传质单元数
试写出用膜系数及相应的推动力表示的填料层高度的计算式。
2020/10/10
Z HG NG
HG
V k y a
—气膜传质单元高度，m
NG
Y1
Y2
Y
dY Yi
—气膜传质单元数
Z HL NL
HL
L k x a
—液膜传质单元高度，m
NL
X1
X2
dX Xi X
3）每小时用水量
L 2Lmin 2 25.8 51.6kmol/ h 928.8kg / h
三、塔径的计算 D 4VS
u
—空塔气速
第三节 传质机理与吸收速率
ky=PkG 1/ky为与气膜推动力（yＡ-yＡi）相对应的气膜阻力
中南林业科技大学化工原理
2.3.7.2 液膜吸收速率方程式 以液膜推动力（cAi-c）表示的吸收速率方程 D c NA (c Ai c A ) k L (c Ai c A ) z L cSm kL为与液膜推动力（cAi-cA）相应的液膜吸收系数。 以液相推动力（xAi-xA）表示吸收速率方程
4.36105 T ( D
1 3 3 2
1 1 ) MA MB
1 3
1 2
P (v A v B )
中南林业科技大学化工原理
2.3.5 对流传质
对流传质通常指流体与某一界面（例如气体吸收过程 中的气液两相界面）之间的传质。对流传质包括分子 扩散和湍流扩散（也称涡流扩散）。 2.3.5.1 涡流扩散 涡流起着混合作用，使主体内物质的浓度随湍动程度 增加而更趋于均一。涡流扩散的强度>>分子扩散的 强度。
中南林业科技大学化工原理
D p NA ( p A p A i ) kG ( p A p A i ) RTzG pBm
D kG RTZG
气膜吸收系数
1 k G ：表示吸收质通过气膜的传质阻力
p pi NA 1 kG
气膜推动力（yＡ-yＡi）相对应吸收速率方程
N A k y ( yA yAi )
N A J A DAB
z
D N A dz 0 RT
dc A D dp A dz RT dz
pA2
p A1
dp A
中南林业科技大学化工原理
D NA ( p A1 p A2 ) RTz
在等分子反方向扩散的传质过程中传递速率=扩散
中南林业科技大学化工原理
2.3.7.2 液膜吸收速率方程式 以液膜推动力（cAi-c）表示的吸收速率方程 D c NA (c Ai c A ) k L (c Ai c A ) z L cSm kL为与液膜推动力（cAi-cA）相应的液膜吸收系数。 以液相推动力（xAi-xA）表示吸收速率方程
4.36105 T ( D
1 3 3 2
1 1 ) MA MB
1 3
1 2
P (v A v B )
中南林业科技大学化工原理
2.3.5 对流传质
对流传质通常指流体与某一界面（例如气体吸收过程 中的气液两相界面）之间的传质。对流传质包括分子 扩散和湍流扩散（也称涡流扩散）。 2.3.5.1 涡流扩散 涡流起着混合作用，使主体内物质的浓度随湍动程度 增加而更趋于均一。涡流扩散的强度>>分子扩散的 强度。
中南林业科技大学化工原理
D p NA ( p A p A i ) kG ( p A p A i ) RTzG pBm
D kG RTZG
气膜吸收系数
1 k G ：表示吸收质通过气膜的传质阻力
p pi NA 1 kG
气膜推动力（yＡ-yＡi）相对应吸收速率方程
N A k y ( yA yAi )
N A J A DAB
z
D N A dz 0 RT
dc A D dp A dz RT dz
pA2
p A1
dp A
中南林业科技大学化工原理
D NA ( p A1 p A2 ) RTz
在等分子反方向扩散的传质过程中传递速率=扩散
化工原理 第六章 吸收
由 y * mx得,
Y* mX 1 Y * 1 X
*
mX Y 1 (1 m)X
当溶液浓度很低时，X≈0， 分母约等于1. 上式简化为：
Y mX
*
亨利定律的几种表达形式也可改写为
P * x , c HP E y Y * ℃ 下 ， 测 得 氨 在 水 中 的 平 衡 数 据 为 ： 0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa， 在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系
——逆流吸收塔操作线方程
在m—n截面与塔顶截面之间作组分A的衡算
VY LX 2 VY2 LX
L L Y X (Y2 X 2 ) V V
——逆流吸收塔操作线方程
表明 ： 塔内任一截面的气相浓度Y与液相浓度X之间成直线 关系，直线的斜率为L/V。
吸收操作线总是位于平衡线的上方，
s
EM s
1000 7.32 104 kmol / m3 Pa 7.59 10 4 18
E 7.59 10 4 m 3 0.749 P 101.33 10
三、用气液平衡关系分析吸收过程
1、判断过程的方向
例：在101.3kPa，20℃下,稀氨水的气液相平衡关系为 ：
L L Y1 X 1 Y2 X 2 V V
吸收率 A 混合气中溶质A 被吸收的百分率
Y2 Y1 (1 A )
2、吸收塔的操作线方程式与操作线
在 m—n截面与塔底截面之间作组分A的衡算
VY LX1 VY1 LX
L L Y X (Y1 X 1 ) V V
操作线位于平衡线下方，则应进行脱吸过程。
并流吸收塔的操作线：
化工原理第六章吸收
第二章
吸收
§1 §2 §3 §4 §5
气体吸收的相平衡关系 传质机理与吸收速率 吸收塔的计算 吸收系数 脱吸及其他条件下的吸收
概述
1、定义 吸收：利用混合气体各组分在液体中溶解度 差异，使某些易溶组分进入液相形成 溶液，不溶或难溶组分仍留在气相， 实现混合气体分离。 解吸：也称为脱吸，与吸收相反的过程，即 溶质从液利。
2.1.2 亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正比。
亨利系数（E）： （单位与分压单位一致） ① 理想溶液：P不高，T恒定，亨利定律 与拉乌尔定律一致，即：E=p0
② 非理想溶液： E≠p0，但在一定浓度范 围内（低浓），E=const. E=f(T)。
混合气中某些组分在气液相界面溶解、在气相和液
相内由浓度差推动的传质过程。
分离
气相 1.定义：
液相
气相 NH3 + 空气 水 NH3
2.依据：溶解度不同
吸 收
NH3: 气相
液相
٭吸收质(溶质)：A ٭惰性组分(载体)：B
٭吸收剂：S ٭吸收液：S+A
٭尾气：B+(A)
2、吸收分离操作的目的与任务 制取液体产品：如盐酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氢氨等。 分离混合气体吸收获得某些组分：如用液态烃吸收 裂解气中的乙烯、丙烯等。 气体净化除去混合气体中杂质：如合成氨原料气脱 CO2等； 尾气处理和废气净化：脱SO2、NOx等 分离基础：各组分溶解度的差异
例2: 已知20℃时，1atm下氨在水中的溶 解度数据（p85）。绘制p*～x及Y*～X曲 线，计算E、m，并指出服从亨利定律的范围。
吸收
§1 §2 §3 §4 §5
气体吸收的相平衡关系 传质机理与吸收速率 吸收塔的计算 吸收系数 脱吸及其他条件下的吸收
概述
1、定义 吸收：利用混合气体各组分在液体中溶解度 差异，使某些易溶组分进入液相形成 溶液，不溶或难溶组分仍留在气相， 实现混合气体分离。 解吸：也称为脱吸，与吸收相反的过程，即 溶质从液利。
2.1.2 亨利定律
体系：单组分、低浓、恒温、物理吸收。 总压P<5×105Pa，一定温度下溶质在液相中 的溶解度（平衡）与其在气相中的分压成正比。
亨利系数（E）： （单位与分压单位一致） ① 理想溶液：P不高，T恒定，亨利定律 与拉乌尔定律一致，即：E=p0
② 非理想溶液： E≠p0，但在一定浓度范 围内（低浓），E=const. E=f(T)。
混合气中某些组分在气液相界面溶解、在气相和液
相内由浓度差推动的传质过程。
分离
气相 1.定义：
液相
气相 NH3 + 空气 水 NH3
2.依据：溶解度不同
吸 收
NH3: 气相
液相
٭吸收质(溶质)：A ٭惰性组分(载体)：B
٭吸收剂：S ٭吸收液：S+A
٭尾气：B+(A)
2、吸收分离操作的目的与任务 制取液体产品：如盐酸、硝酸，碳化氨水吸收CO2 制碳酸氢氨等。 分离混合气体吸收获得某些组分：如用液态烃吸收 裂解气中的乙烯、丙烯等。 气体净化除去混合气体中杂质：如合成氨原料气脱 CO2等； 尾气处理和废气净化：脱SO2、NOx等 分离基础：各组分溶解度的差异
例2: 已知20℃时，1atm下氨在水中的溶 解度数据（p85）。绘制p*～x及Y*～X曲 线，计算E、m，并指出服从亨利定律的范围。
化工原理下3吸收速率方程式-2022年学习资料
二、总吸收速率方程式-对于易溶气体，H值很大-1-Ka-Hky-ka-≈-KG-液膜阻力-气膜阻力-Pi膜阻力控-制整个吸收-控制-Ci-过程的速率-气膜控制示意图-示例：水吸收氨-PA-PA≈PA-PAi-1
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-K与k、k关系-设吸收系统服从亨利定律或 衡关系在过程-所涉及的浓度范围内为直线，则-PA-H-根据双膜模型，相界面上两相互成平衡，则-CAi-PA =-13
二、总吸收速率方程式-由此得-NA=kL.CAi-CA=kI.HPAi-PA-整理得-箭-NA=kGPAA→-NA=PA-PA）-相加得-品-10
二、总吸收速率方程式-1-反-十-H.-总阻力-液膜阻力-气膜阻力-则-NA=KoPA-PA-气相总吸收中：K。一气相总吸收系数，kmo/m2.skPa。-11
吸收过程-用液体吸收剂吸收气体中某一组分，是该组分-从气相转移到液相的传质过程。它包括三个过程-骤：-1该 分从气相主体传递到气、液两相的界面；-2在相界面上溶解而进入液相；-3再从液相一侧界面向液相主体传递；
2.2.6吸收过程机理-一、双膜理论-1.气液两相间存在稳定的相界面，界面两侧-各有一层有效膜，溶质以分子 散的传质方式-由气相主体进入液相主体。-2.在相界面处，气液两相达到平衡。-3.在气液两相主体中，溶质浓度 匀。-二、溶质渗透理论-三、表面更新理论
1.液膜分吸收速率方程-令-D C-kL=-液膜分传质（吸收）系数，-31.Csm-kmol/m2.s-k ol/m3。-则-NA=kLCAi-CA-仿效上式，-得-NA=kxXAi-xA-NA=kxXAi-XA
VA=kCA-CA）-NA =kXAi-xA-N,--1/k-XAI-XA-1/kx-液膜阻力-由-CA CXA-CAi CXAL-NA=KLCAi-CA=kLCXAi-CXA=kLCXAi-XA-比较得-ky cki-6
《化工原理》吸收
《化⼯原理》吸收第六章吸收§ 1 概述⼀、化学⼯业或⾷品⼯业中的传质过程1、⽓体—液体系统1）吸收：物质由⽓相转移到液相。
2）脱吸（解吸）：物质由液相转移到⽓相。
3）⽓体增湿；湿分由液相转移到⽓相。
4）⽓体减湿；湿分由⽓相转移到液相。
⽔果储藏温度为4o C，相对湿度为85%。
2、蒸汽—液体系统精馏3、液体—液体系统液—液萃取：物质由某⼀液相转移到互不相溶的另⼀液相。
4、液体—固体系统1）结晶：物质由液相向固相转移。
2）液—固萃取（浸取）：物质由液相向固相转移。
3）液体吸附：物质由液相转移到固相表⾯。
5、⽓体—固体系统1）⼲燥：液体物质由固相表⾯或内部转移到⽓相。
2）⽓体吸附：物质由⽓相转移到固相表⾯。
⼆、相组成的表⽰⽅法1、质量分率a与摩尔分率x1) 质量分率a ：某组分的质量占总质量的百分率。
2) 摩尔分率x ：某组分的摩尔量占总摩尔量的百分率。
3）质量分率a 与摩尔分率x 的换算BB A A A A A M x M x M x a ?+??= BB A A A AA M a M a M a x += 2、质量⽐a 和摩尔⽐X Y1）质量⽐a ： BA m m a = 2）摩尔⽐X ；Y ： BA n n X =3、质量浓度与摩尔浓度 1）质量浓度：单位体积均相混合物中某组分的质量。
单位：kg / m 32) 摩尔浓度：单位体积均相混合物中某组分的摩尔量。
单位：kmol / m 3三、吸收概念吸收尾⽓混合⽓体吸收液A+S吸收质或溶质A：混合⽓体中能够溶解的组分。
惰性组分或载体B：混合⽓体中不能被溶解的组分。
四、吸收操作的分类1、单组分吸收与多组分吸收2、物理吸收与化学吸收3、等温吸收与⾮等温吸收五、吸收剂的选择1、溶解度2、易脱吸3、选择性4、粘性5、挥发性6、其他§2 扩散现象⼀、概念1、扩散：当系统内部存在浓度差时，物质总要由⾼浓度区向低浓度区转移，这种现象称为扩散。
2、分⼦扩散和涡流扩散分⼦扩散：只依靠微观的分⼦运动，⽽⽆宏观的混合作⽤。
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2020/11/10
2）流动界面 气液两相和液液两相间的界面
2020/11/10
对于等摩尔反方向扩散
NA
DAB ZG RT
(PA1
PA2 )
对于单向扩散
NA
DAB ZG RT
P PBm
(PA1
PA2
)
2020/11/10
五、吸收机理——双膜理论
1、双膜理论 •相互接触的气液两相间有一个稳定的界面，界面上没有传 质阻力，气液两相处于平衡状态。 •界面两侧分别存在着两层膜，气膜和液膜。气相一侧叫气 膜，液相一侧叫液膜 ，这两层膜均很薄，膜内的流体是滞 流流动，溶质以分子扩散的方式进行传质。 •膜外的气液相主体中，流体流动的非常剧烈，溶质的浓度 很均匀，传质的阻力可以忽略不计，传质阻力集中在两层 膜内。
pA pA1 pA pA2
2020/11/10
NA
0z dz
D RT
PA 2
pA1
dp A
NAz
D RT
( pA2
p A1 )
传质速率为：
NA
D zRT
( pA2
p A1 )
2、一组分通过另一停滞组分的扩散
1）一组分通过另一停滞组分的扩散
2020/11/10
例如吸收
2）传递速率 设总体流动通量为N，其中物质A的通量为：
2020/11/10
2020/11/10
六、吸收速率方程式
吸收速率：单位面积，单位时间内吸收的溶质A的摩尔数， 用NA表示，单位通常用kmol/m2.s。
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、气膜吸收速率方程式
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NA
DAB ZG RT
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)。
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2、液膜吸收速率方程式
NA
DC z L c sm
(ci
c)
令
DC Z Lcsm
kL
N A kL (ci c)
或
NA
ci
1
c
——液膜吸收速率方程
kL
浓度有关。
对于很稀的非电解溶液，物质在液体中的扩散系数
DAB
7.4 1012
(aM )1/ 2 T
0.6
m2
/
s
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四、对流传质
1、涡流扩散
凭籍流体质点的流动和旋涡来传递物质的现象。
扩散通量 ：
J
(D
DE
)
dc A dz
2、对流传质
流动流体与两相界面之间的传质
1）固定界面
气固两相或液固两相间的界面
kL —以 c 为推动力的液膜吸收系数，m/s；
dcA dz
若扩散在气相中进行，则：
cA
pA RT
C P RT
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NA
D RT
P P pA
dpA dz
即
NA
DP RT
dp A p B dz
分离变量后积分
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N A 0zdz
DP RT
pB2
pB1
dpB pB
NA
DP zRT
ln
pB2 pB1
pA1 pB1 pA2 pB2 pA1 pA2 pB2 pB1
分子扩散 单相内物质传递的机理
对流传质
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一、分子扩散与菲克定律
1、分子扩散：一相内部有浓度差异的条件下，由于分子
的无规则热运动而造成的物质传递现象。
A
B
2．菲克定律
1）扩散通量 ：单位面积上单位时间内扩散传递的物质量 ， 单位：kmol/(m2.s) 。
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2）菲克定律
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二、气相中的稳定分子扩散
1．等摩尔反向扩散 1）等摩尔反向扩散
例如精馏过程
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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。
NA
JA
D
dcA dz
D dpA RT dz
分离变量并进行积分，积分限为：
z1 0 z2 z
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NyA
N
cA C
总体流动中物质B向右传递的通量为
NyB
N
cB C
NA
J
A
N
cA C
NB
JB
N
cB C
而
NB 0
JB
N
cB C
即
J
A
N
cB C
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NA
N
cB C
N
cA C
N NA
将
JA
DAB
dc A dz
和
N NA 代入
NA
JA
N
cA C
NA
DC C cA
P PBm
(
p
pi
)
令
DABP ZG RTPBm
kG
N A kG ( p pi )
—— 气膜吸收速率方程式
kG ——气膜吸收系数， kmol/(m2.s.kPa)。
也可写成：
NA
p pi 1
kG
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当气相的组成以摩尔分率表示时
N A k y (y yi )
k y —以 y 表示的气膜吸收系数，knoll/(m2.s)。
1、物质在气体中的扩散系数
气体A在气体B中（或B在A中）的扩散系数，可按马 克斯韦尔—吉利兰（Maxwell-Gilliland）公式进行估算
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3
4.36 105T 2 (
1
1
1
)2
D
MA MB
1
P(vA 3
vB
1 3
)
2
2、物质在液体中的扩散系数
物质在液体中的散系数与组分的性质、温度、粘度以及
第六章 吸收
第三节 传质机理与吸收速率
一、分子扩散与菲克定律 二、气相中的稳定分子扩散 三、扩散系数 四、对流传质 五、吸收机理——双膜理论 六、吸收速率方程式
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吸收过程涉及两相间的物质传递，包括三个步骤： •溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递； •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； •溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。
NA
DP zRT
ln
pB2 pB1
( pA1 pA2 ) pB2 pB1
D RTz
P pBm
(
因数，无因次。反映总体流动对传质速率的
pBm
影响。
因P＞pBm，所以漂流因数
P pBm
1
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三、扩散系数
分子扩散系数简称扩散系数，它是物质的特性常数之 一。同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓 度的不同而变化。物质在不同条件下的扩散系数一般需要 通过实验测定。
JA
DAB
dC A dz
试分析与傅立叶定律以及牛顿粘性定律的区别及 联系。
3）分子扩散系数间的关系
对于双组分物系： cT
cA
cB
常数
P RT
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dcA dcB dz dz
JA JB
根据菲克定律：
JA
DAB
dc A dz
DBA
dcB dz
DAB DBA
由A、B两种气体所构成的混合物中，A与B的扩散系数相等。