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1、气体吸收第三节 气体吸收速率方程式 2.3.1 吸收速率方程一、以压差和浓度差表示的吸收分率方程概念：稳定扩散：体系各部分的组成不随时间而变化的扩散，即扩散速率为定值。 连续（生产）稳定（扩散），或连续（生产）稳定（吸收）。因为双膜理论是吸收的 机理，吸收的主要方式是分子扩散。实践证明：吸收速率与气液接触面积成正比，与吸收的推动力（吸收质的分压差和浓度差）成正比。其通式为： 气膜阻力 液膜阻力 对流传质速率 气膜吸收系数 液膜吸收系数 或以摩尔分率表示的气液吸收分速率方程设和分别为气相主体和液相主体中吸收质的摩尔分率，和分别为界面上气液两相中吸收质的摩尔分率，则在吸收过程中吸收质穿过气膜和液膜
2、的速率分别为：二、以摩尔分率表示的气液膜吸收速率方程 因为连续（生产）稳定（吸收）吸收质穿过 气膜的速率必然等于穿过液膜的速率。 吸收质的吸收传质速率 气液接触面积气膜中的吸收推动力，摩尔分率差；液膜中的吸收推动力，摩尔分率差；气膜吸收传质分系数液膜吸收传质分系数 三、以摩尔分数表示的气液相总吸收速率方程界面上气液两相处于平衡状态，故在亨利定律适用的范围内 即 另外，设与浓度（摩尔分率）溶液平衡的气相中吸收质的摩尔分率为 则： 将其代入（2）将（1）写成后与（3）联立，依据数学上的等比定律 令 则 总阻力=气膜阻力+液膜阻力（4）式是用气相浓度差表示的总推动力的吸收速率方程，简称为气相总吸收速
3、率方程式，是以气相浓度差表示总推动力是的吸收传质系数，简称为气相吸收传质总系数。单位 同样的方法也可以推导出用液相浓度差表示总推动力的吸收速率方程式。即设与浓度为的气体平衡的溶液浓度为根据亨利定律 上二式代入（1）得： 将（2）写成 与（5）采用数学上等比定律 令 式（6）是用液相总浓度差表示推动力的吸收速率方程式，简称液相总吸收速率方程是以总浓度差表示推动力时的吸收传质系数，称为液相吸收传质总系数(2)式乘以得： 吸收速率方程式中的推动力还可以分别用气相和液相比摩尔分率差，气相分压差，液相摩尔浓度差等来表示。如： 利用浓度之间的换算关系可以推导出各种吸收传质系数之间的换算关系。例如： 对稀溶
4、液： 2.3.2强化吸收的途径一、提高传质系数K 同传热当气体鼓泡穿过液体，液体受到强烈的搅动，液膜厚度减小可以降低液膜阻力，适用于液膜控制当液体分散或液滴与气体接触，气体受到搅动，气膜减薄。适用于气膜控制 总阻力=气膜阻力+液膜阻力增大气液两流体的相对运动速度以减小膜厚度，易容气体 气膜控制难容气体 液膜控制二.增大吸收推动力主要是降低 即与（系统的总压强），与（溶解度系数）成正比。而溶解度系数 又随温度的降低而增大，因此选择溶解度系数大的吸收剂，降低吸收的温度，提高系统的压强均能降低平衡常数从而降低与液相平衡的气相中吸收质的浓度，增大吸收的推动力。吸收同传热一样，采用逆流操作推动力比流大。
5、三.增大气液接触面积 1.增大气体或液体的分散度 例如让气体通过筛板塔的筛板，使其分散成气泡通过液层，或将吸收剂喷洒成小的液滴等。 2.在吸收塔内放置填料，并选用比表面（单位体积填料的表面积）大的填料，以增大气液接触面积。 以上的讨论单就影响吸收速率诸因素中的某一方面来考虑的，但各影响因素之间还有互相制约，互相影响的复杂关系，因此对具体问题还要作综合分析，全面考虑，抓住主要矛盾，采取适当措施。如降低温度可以增大推动力，但温度低又影响分子的扩散速率，增大吸收阻力，降低吸收传质系数。2.3.3 典型吸收设备一、吸收设备的主要类型二、典型吸收设备性能比较吸收设备应满足下列要求：速率大、阻力小、造价低、易清洗、易维修。第 6 页 共 6 页