3.2 填料高度的计算
V,Y2 L,X2
V,Y1 L,X1
Y,X,
dH
H
*
*
*
*)()(
1
2
1
2
YY
dY
aK
V
YY
dY
aK
V
H
YY
dY
aK
V
dH
YYKd H aNVdY
a,有效比表面积?,塔的横截面积
3.3 传质单元数和传质单元高度
V,Y2 L,X2
V,Y1 L,X1
Y,X,
dH
H
*
1
2 YY
dY
N
aK
V
H
Y
Y
OG
Y
OG
KYa,气相总体积传质系数
*
1
2 YY
dY
aK
VH
3.3 传质单元数和传质单元高度的分析
HOG,为什么称单元高度?
NOG=1时的填料高度
HOG=f(流动状态,设备型式,处理量 …)
NOG= 组成变化 /平均推动力
NOG=f(分离要求,平衡关系,流量比 …)
*
1
2 YY
dY
N
aK
V
H
Y
Y
OG
Y
OG
NHH?
第五节 过程强化
（ 1）对于现有的填料塔如何强化从传质机理的研究出发,
降低传质阻力
（ 2）利用化学反应提高推动力
（ 3）能否有其它型式的设备来实现吸收？
膜吸收
1,传质机理
1.1双膜理论气相
pA
气液相界面
pAi
cAi 液相
cA气膜
(边界层 )
液膜
(边界层 )
1.2传质基础
----分子扩散和对流传质
分子扩散与 Fick定律
– DAB称为扩散系数
– 气相 10-4--5(m2/s)
– 液相 10-8--10 (m2/s)
– 固相 10-10--11 (m2/s)
与传热的傅立叶定律类比
dz
dT
q
dz
dc
DJ
A
AB
1.3 单相中对流传质 (膜 )系数
传质
– 何时扩散
– 何时对流
传热 )(
)(
i
AiAG
TTq
ppkN
kG与 D之间的关系
zG
pA
pAi
dz
dp
ppRT
pD
y
J
N
NyJNyJN
A
A
AB
A
A
A
AAAAAA
)(1?
稳态时,NA=常数积分可得,
A
Ai
G
AB
A pp
pp
RTz
pD
N
ln
kG与 D之间的关系整理,
)(
)(
ln
AiAG
AiA
Bm
AiA
G
AB
A
Ai
G
AB
A
ppk
r
pp
p
p
pp
RTz
D
pp
pp
RTz
pD
N
漂移因子阻力
(D,流动 )
推动力zG未知
zG
pA
pAi
1.4 相际传质
NA=kG(pA -pAi) kG,气膜传质分系数
pAi=cAi/H
NA=kL(cAi-cA) kL:液膜传质分系数
NA=KG(pA-pA*) kG,气相总传质系数
oi
LGG
K
HkkK
111
111
气膜阻力液膜阻力传热说明,下标与组成表示方式的对应
气相,G下标对应推动力?p
Y 下标对应推动力?Y
y 下标对应推动力?y
液相,L 下标对应推动力?c
X 下标对应推动力?X
x 下标对应推动力?x
扩展,可否突破? 相际传质
相界面处真的达到平衡状态了吗?
如何降低传质的阻力?
找出控速步骤
设法降低
2 化学吸收复杂性,
传质 /反应 /传热同时发生
准确求解很难反应区的概念
y A+B yi
化学反应,A+C=D
S+C
S+C+D+A
C
D
A
反应仅发生在相界面
–
反应很快并且界面处C
足够多
反应发生在一定的深度内(
反应区)–
反应虽快,
但C
的补充跟不上
–
反应较慢,A
在扩散的过程中被消耗掉.
反应是如何强化吸收过程的?
反应发生在界面时,
NA=ky(y-yi)
反应发生在液体内时,
NA=kx(xi-x)
与没有反应时相比,
yi要小与没有反应时相比,
x要小推动力增加
3 膜吸收
何谓膜吸收?
– 传质面积如何提供?
– 溶质 A如何实现相际传质?
如何强化?
– 面积
– 流比
– 吸收和解吸可以同时实现吸收和解吸可以同时实现练习题用如图所示的管壳式中空纤维膜吸收装置对含有氨的废水进行净化,所用净化剂为硫酸溶液,膜吸收装置的纤维根数为 n,纤维的外径为 do,内径为 di,壁厚为?; 空隙率为?,设废水侧氨的传质系数为 kiX(以内表面为基准 ),氨在空气中的扩散系数为 D,操作压力为常压,操作温度为常温,空气中氨和水中氨的平衡关系为 Y=mX,其中 Y和 X为摩尔比浓度,
已知废水的流量为 V(以水计 ),其中氨的含量为 Xi1(摩尔比,下同 ),
要求处理后氨的含量为 Xi2,硫酸水溶液的初始浓度为 Xo1.
假设,可以忽略水的传递 ; 假设废水和硫酸为完全逆流 ; 假设硫酸水溶液一侧硫酸向膜面的补充足够快 ;中空纤维丝内外直径的算术平均值等于对数平均值 ;由于浓度很低,可以认为 Y=y.
试求,(1) 为保证最大传质推动力而需的硫酸溶液的最小流量
(以水计 )Lmin;
(2) 推导氨的总传质系数 KoY(以外表面为基准 );
(3) 如果实际硫酸溶液流量为 L(大于 Lmin),问纤维丝的长度应该为多少?
练习题图
V,Y2 L,X2
V,Y1 L,X1
Y,X,
dH
H
*
*
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1
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V
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YYKd H aNVdY
a,有效比表面积?,塔的横截面积
3.3 传质单元数和传质单元高度
V,Y2 L,X2
V,Y1 L,X1
Y,X,
dH
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*
1
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KYa,气相总体积传质系数
*
1
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dY
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VH
3.3 传质单元数和传质单元高度的分析
HOG,为什么称单元高度?
NOG=1时的填料高度
HOG=f(流动状态,设备型式,处理量 …)
NOG= 组成变化 /平均推动力
NOG=f(分离要求,平衡关系,流量比 …)
*
1
2 YY
dY
N
aK
V
H
Y
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OG
Y
OG
NHH?
第五节 过程强化
（ 1）对于现有的填料塔如何强化从传质机理的研究出发,
降低传质阻力
（ 2）利用化学反应提高推动力
（ 3）能否有其它型式的设备来实现吸收？
膜吸收
1,传质机理
1.1双膜理论气相
pA
气液相界面
pAi
cAi 液相
cA气膜
(边界层 )
液膜
(边界层 )
1.2传质基础
----分子扩散和对流传质
分子扩散与 Fick定律
– DAB称为扩散系数
– 气相 10-4--5(m2/s)
– 液相 10-8--10 (m2/s)
– 固相 10-10--11 (m2/s)
与传热的傅立叶定律类比
dz
dT
q
dz
dc
DJ
A
AB
1.3 单相中对流传质 (膜 )系数
传质
– 何时扩散
– 何时对流
传热 )(
)(
i
AiAG
TTq
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kG与 D之间的关系
zG
pA
pAi
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J
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NyJNyJN
A
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AB
A
A
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AAAAAA
)(1?
稳态时,NA=常数积分可得,
A
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kG与 D之间的关系整理,
)(
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pp
RTz
pD
N
漂移因子阻力
(D,流动 )
推动力zG未知
zG
pA
pAi
1.4 相际传质
NA=kG(pA -pAi) kG,气膜传质分系数
pAi=cAi/H
NA=kL(cAi-cA) kL:液膜传质分系数
NA=KG(pA-pA*) kG,气相总传质系数
oi
LGG
K
HkkK
111
111
气膜阻力液膜阻力传热说明,下标与组成表示方式的对应
气相,G下标对应推动力?p
Y 下标对应推动力?Y
y 下标对应推动力?y
液相,L 下标对应推动力?c
X 下标对应推动力?X
x 下标对应推动力?x
扩展,可否突破? 相际传质
相界面处真的达到平衡状态了吗?
如何降低传质的阻力?
找出控速步骤
设法降低
2 化学吸收复杂性,
传质 /反应 /传热同时发生
准确求解很难反应区的概念
y A+B yi
化学反应,A+C=D
S+C
S+C+D+A
C
D
A
反应仅发生在相界面
–
反应很快并且界面处C
足够多
反应发生在一定的深度内(
反应区)–
反应虽快,
但C
的补充跟不上
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反应较慢,A
在扩散的过程中被消耗掉.
反应是如何强化吸收过程的?
反应发生在界面时,
NA=ky(y-yi)
反应发生在液体内时,
NA=kx(xi-x)
与没有反应时相比,
yi要小与没有反应时相比,
x要小推动力增加
3 膜吸收
何谓膜吸收?
– 传质面积如何提供?
– 溶质 A如何实现相际传质?
如何强化?
– 面积
– 流比
– 吸收和解吸可以同时实现吸收和解吸可以同时实现练习题用如图所示的管壳式中空纤维膜吸收装置对含有氨的废水进行净化,所用净化剂为硫酸溶液,膜吸收装置的纤维根数为 n,纤维的外径为 do,内径为 di,壁厚为?; 空隙率为?,设废水侧氨的传质系数为 kiX(以内表面为基准 ),氨在空气中的扩散系数为 D,操作压力为常压,操作温度为常温,空气中氨和水中氨的平衡关系为 Y=mX,其中 Y和 X为摩尔比浓度,
已知废水的流量为 V(以水计 ),其中氨的含量为 Xi1(摩尔比,下同 ),
要求处理后氨的含量为 Xi2,硫酸水溶液的初始浓度为 Xo1.
假设,可以忽略水的传递 ; 假设废水和硫酸为完全逆流 ; 假设硫酸水溶液一侧硫酸向膜面的补充足够快 ;中空纤维丝内外直径的算术平均值等于对数平均值 ;由于浓度很低,可以认为 Y=y.
试求,(1) 为保证最大传质推动力而需的硫酸溶液的最小流量
(以水计 )Lmin;
(2) 推导氨的总传质系数 KoY(以外表面为基准 );
(3) 如果实际硫酸溶液流量为 L(大于 Lmin),问纤维丝的长度应该为多少?
练习题图
