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5.4,对流传质
5.4.1,两相对流传质模型
5.4.2,总传质速率方程
5.4.3,传质阻力与传质速率的控制返回北京化工大学化工原理电子课件
5.4.1,两相对流传质模型相际对流传质三大模型：双膜模型溶质渗透模型表面更新模型
1．双膜模型
pA
pAi
cAi
cA
气相 液相
G?L
E
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2．双膜模型的基本论点（假设）
（ 1）气液两相存在一个 稳定的相界面,界面两侧存在稳定的 气膜和液膜 。膜内为 层流,A以 分子扩散 方式通过气膜和液膜。
（ 2） 相界面 处两相达平衡,无扩散阻力 。
（ 3）有效 膜以外 主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散 的形式传质。
双膜模型也称为 双膜阻力 模型返回北京化工大学化工原理电子课件
5.4.2,总传质速率方程
1．吸收过程的总传质速率方程
（ 1）用气相组成表示吸收推动力
)( *ALAGGA ppKN
)( *A yyKN y
GK
—— 以气相分压差表示推动力的气相总传质系数,kmol/（ m2·s·kPa）；
yK
—— 以气相摩尔分率差表示推动力的气相总传质系数,kmol/（ m2·s ）；
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（ 2）用液相组成表示吸收推动力
)cc(KN AL*AGLA
)( *A xxKN x
LK
—— 以液相浓度差表示推动力的液相总传质系数,kmol/m2·s·kmol/m3）；
xK
—— 以液相摩尔分率差表示推动力的液相总传质系数,kmol/（ m2·s ）；
（ 3）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返回北京化工大学化工原理电子课件
*ALAL Hpc?
根据双膜理论 iHpc AAi?
)pp(HkN *ALiALA
)cc(kN ALiALA
*
ALiAA
L
1 ppN
Hk
iAAGA
G
1 ppN
k
*
ALAGA
GL
11 ppN
kHk
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GLG
111
kHkK
GLL
11
k
H
kK
同理：
LG HKK?
用类似的方法得到
xyy k
m
kK
11
yxx mkkK
111
xy KmK?
)pp(
kHk
N *ALAG
GL
A
11
1
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（ 4）总传质系数之间的关系
yKpK?G
xKcK?L
LG HKK?
xy KmK?
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5.4.3,传质阻力与传质速率的控制
1．传质阻力
GLG
1 1 1
kHkK
GLL
1 1 kHkK
1 1
yxy kk
m
K
yxx mkkK
1 1 1
相间传质总阻力 = 液相 (膜 )阻力 +气相 (膜 )阻力注意:
传质系数
、
传质阻力与推动力一一对应
。
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2．传质速率的控制步骤
（ 1）气膜控制气膜控制,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）。
G
1
K G
1
k
H 较大易溶气体气膜控制的特点：
AiAG*ALAG pppp
.pAG
I
pAi
cA cAi
*AGc
*ALp
)( *ALAG ppkN GA
返回北京化工大学化工原理电子课件提高传质速率的措施：提高气体流速；
加强气相湍流程度。
（ 2）液膜控制液膜控制,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）
液膜控制的特点：
LL
11
kK?
H较小难溶气体
ALAiAL*AG cccc
.AGp
Aip
*ALp
ALc Aic
*AGc
)( AL*AGLA cckN
返回北京化工大学化工原理电子课件提高传质速率的措施：提高液体流速；
加强液相湍流程度。
yy kK
1 1?
同理：
气膜控制：
xx kK
1 1?液膜控制：
iyyyy *
m小易溶气体
)( *yykN yA
m大难溶气体
xxxx i* )( * xxkN xA
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【 例 5-4】 110kPa下操作的氨吸收塔，某截面上，含氨 0.03摩尔分率的气体与氨浓度为 1kmol/m3的氨水接触，已知气相传质系数 kG=5× 10-9kmol/(m2·s·Pa)，液相传质系数 kL=1.5× 10-4m/s，氨水的平衡关系可用亨利定律表示,H=7.3× 10-4kmol/(m3·Pa)，试计算：
1）气液界面上的两相组成；
2）以分压差和摩尔浓度差 表示的总推动力、总传质系数、传质速率；
3）以摩尔分率差表示总推动力的气相总传质系数；
4）气膜与液膜阻力的相对大小。
5.4,对流传质
5.4.1,两相对流传质模型
5.4.2,总传质速率方程
5.4.3,传质阻力与传质速率的控制返回北京化工大学化工原理电子课件
5.4.1,两相对流传质模型相际对流传质三大模型：双膜模型溶质渗透模型表面更新模型
1．双膜模型
pA
pAi
cAi
cA
气相 液相
G?L
E
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2．双膜模型的基本论点（假设）
（ 1）气液两相存在一个 稳定的相界面,界面两侧存在稳定的 气膜和液膜 。膜内为 层流,A以 分子扩散 方式通过气膜和液膜。
（ 2） 相界面 处两相达平衡,无扩散阻力 。
（ 3）有效 膜以外 主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散 的形式传质。
双膜模型也称为 双膜阻力 模型返回北京化工大学化工原理电子课件
5.4.2,总传质速率方程
1．吸收过程的总传质速率方程
（ 1）用气相组成表示吸收推动力
)( *ALAGGA ppKN
)( *A yyKN y
GK
—— 以气相分压差表示推动力的气相总传质系数,kmol/（ m2·s·kPa）；
yK
—— 以气相摩尔分率差表示推动力的气相总传质系数,kmol/（ m2·s ）；
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（ 2）用液相组成表示吸收推动力
)cc(KN AL*AGLA
)( *A xxKN x
LK
—— 以液相浓度差表示推动力的液相总传质系数,kmol/m2·s·kmol/m3）；
xK
—— 以液相摩尔分率差表示推动力的液相总传质系数,kmol/（ m2·s ）；
（ 3）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返回北京化工大学化工原理电子课件
*ALAL Hpc?
根据双膜理论 iHpc AAi?
)pp(HkN *ALiALA
)cc(kN ALiALA
*
ALiAA
L
1 ppN
Hk
iAAGA
G
1 ppN
k
*
ALAGA
GL
11 ppN
kHk
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GLG
111
kHkK
GLL
11
k
H
kK
同理：
LG HKK?
用类似的方法得到
xyy k
m
kK
11
yxx mkkK
111
xy KmK?
)pp(
kHk
N *ALAG
GL
A
11
1
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（ 4）总传质系数之间的关系
yKpK?G
xKcK?L
LG HKK?
xy KmK?
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1．传质阻力
GLG
1 1 1
kHkK
GLL
1 1 kHkK
1 1
yxy kk
m
K
yxx mkkK
1 1 1
相间传质总阻力 = 液相 (膜 )阻力 +气相 (膜 )阻力注意:
传质系数
、
传质阻力与推动力一一对应
。
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2．传质速率的控制步骤
（ 1）气膜控制气膜控制,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）。
G
1
K G
1
k
H 较大易溶气体气膜控制的特点：
AiAG*ALAG pppp
.pAG
I
pAi
cA cAi
*AGc
*ALp
)( *ALAG ppkN GA
返回北京化工大学化工原理电子课件提高传质速率的措施：提高气体流速；
加强气相湍流程度。
（ 2）液膜控制液膜控制,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）
液膜控制的特点：
LL
11
kK?
H较小难溶气体
ALAiAL*AG cccc
.AGp
Aip
*ALp
ALc Aic
*AGc
)( AL*AGLA cckN
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加强液相湍流程度。
yy kK
1 1?
同理：
气膜控制：
xx kK
1 1?液膜控制：
iyyyy *
m小易溶气体
)( *yykN yA
m大难溶气体
xxxx i* )( * xxkN xA
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【 例 5-4】 110kPa下操作的氨吸收塔，某截面上，含氨 0.03摩尔分率的气体与氨浓度为 1kmol/m3的氨水接触，已知气相传质系数 kG=5× 10-9kmol/(m2·s·Pa)，液相传质系数 kL=1.5× 10-4m/s，氨水的平衡关系可用亨利定律表示,H=7.3× 10-4kmol/(m3·Pa)，试计算：
1）气液界面上的两相组成；
2）以分压差和摩尔浓度差 表示的总推动力、总传质系数、传质速率；
3）以摩尔分率差表示总推动力的气相总传质系数；
4）气膜与液膜阻力的相对大小。
