注册化工工程师专业考试化工原理考前辅导（22）
来源 :中华考试网 2016-03-25
中
气液相际传质理论
一、传质过程的方向 液相浓度(y,x)在平 气 、 液相浓度 在平 衡线上方(P点 ： 衡线上方 点)： 而言， 相对于液相浓度 x 而言， 气相浓度为过饱和 (y>y*)，溶质 A 由气相 ， 向液相转移。 向液相转移。 而言， 相对于气相浓度 y 而言， 液相浓度欠饱和(x y y
释放溶质 吸收溶质
P
y*=f(x)
y* o x
x* x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方， 则体系将 在平衡线上方， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 在平衡线上方 发生从气相到液相的传质，即吸收过程。 发生从气相到液相的传质，即吸收过程。
化工与材料工程学院Department of Chemical and Materials Engineering
传质过程的方向
液相浓度(y,x)在平 气 、 液相浓度 在平 衡线下方(Q点)： 衡线下方 点 ： 相对于液相浓度 x 而言 气相浓度为欠饱和 (yx*)，故液相有释放 ， 的能力。 溶质 A 的能力。
y y*
吸收溶质
y*=f(x)
y
释放溶质
Q
o
x*
x
x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方， 则体系将 在平衡线下方， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 在平衡线下方 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
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传质过程的方向 液相浓度(y,x)处于 气 、 液相浓度 处于 平衡线上(R点 ： 平衡线上 点)： 相对于液相浓度 x 而言 气相浓度为平衡浓度 (y=y*)，溶质 A 不发生 ， 转移。 转移。 相对于气相浓度而言液 相浓度为平衡浓度 (x=x*)， 故液相不释放 ， 或吸收溶质 A。 。
y y* y
y*=f(x) R
o
x* x
x
结论： 若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上 ， 则体系从 处于平衡线上， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 处于平衡线上 宏观上讲将不会发生相际间的传质， 宏观上讲将不会发生相际间的传质 ， 即系统处于平 衡状态。 衡状态。
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二、传质过程的限度
y y P y*=f(x)
y*
o
x
x* x
对吸收而言： 对吸收而言： 不变， 若保持液相浓度 x 不变，气相浓度 y 最低只能降到与之相 平衡的浓度 y*，即 ymin=y*； ； 不变， 若保持气相浓度 y 不变，则液相浓度 x 最高也只能升高到 与气相浓度 y 相平衡的浓度 x*，即 xmax=x*。 ， 。
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传质过程的限度
y y* y*=f(x)
y
Q
o
x*
x
x
对解吸而言： 对解吸而言： 不变， 若保持液相浓度 x 不变，气相浓度 y 最高只能升到与之相 平衡的浓度 y*，即 ymax=y*； ； 不变， 若保持气相浓度 y 不变，则液相浓度 x 最低也只能降到与 气相浓度 y 相平衡的浓度 x*，即 xmin=x*。 ， 。
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三、传质过程的推动力 未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸 ， 未达平衡的两相接触会发生相际间传质 吸收或解吸)，离平 吸收或解吸 衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。 衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。 方法： 方法 ： 用气相或液相浓度远离平衡的程度来表征气液相际 传质过程的推动力。 传质过程的推动力。 对吸收过程： 对吸收过程： (y-y*)：以气相摩尔分数 ： 差表示的传质推动力； 差表示的传质推动力； ( x*-x)： 以 液 相 摩 尔 分 ： 数差表示的传质推动力。 数差表示的传质推动力 。 传质推动力的表示方法 可以不同，但效果一样。
y y （y-y*） y* （x*-x） o x x* x P y*=f(x)
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四、吸收传质理论
吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程， 吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程 ， 可分 为三个步骤： 为三个步骤： 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质) (1 ) 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质 ) ； 溶质在界面上溶解(通过界面的传质) (2) 溶质在界面上溶解(通过界面的传质)； (3) 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)
相界面 气相主体 溶解 气相扩散 液相扩散 液相主体
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双膜理论
在上世纪二十年代提出， 由W.K.Lewis 和 W.G.Whitman 在上世纪二十年代提出， 是最早出现的传质理论。双膜理论的基本论点是： 是最早出现的传质理论。双膜理论的基本论点是：
(1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面， 个很薄（ 的流体膜层。 个很薄（等效厚度分别为 δ1 和 δ2 ）的流体膜层。溶质以分子扩 散方式通过此两膜层。 散方式通过此两膜层。 气 液 相界面 液相主体 气相主体 膜 膜 (2) 相界面没有传质阻力 ， 即 相界面没有传质阻力， pi = ci / H p 溶质在相界面处的浓度 处于相平衡状态。 处于相平衡状态。 ci (3) 在膜层以外的两相主流区 由于流体湍动剧烈， 由于流体湍动剧烈，传质 速率高， 速率高，传质阻力可以忽 略不计， 略不计，相际的传质阻力 集中在两个膜层内。 集中在两个膜层内。
一、传质过程的方向 液相浓度(y,x)在平 气 、 液相浓度 在平 衡线上方(P点 ： 衡线上方 点)： 而言， 相对于液相浓度 x 而言， 气相浓度为过饱和 (y>y*)，溶质 A 由气相 ， 向液相转移。 向液相转移。 而言， 相对于气相浓度 y 而言， 液相浓度欠饱和(x
释放溶质 吸收溶质
P
y*=f(x)
y* o x
x* x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线上方， 则体系将 在平衡线上方， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 在平衡线上方 发生从气相到液相的传质，即吸收过程。 发生从气相到液相的传质，即吸收过程。
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传质过程的方向
液相浓度(y,x)在平 气 、 液相浓度 在平 衡线下方(Q点)： 衡线下方 点 ： 相对于液相浓度 x 而言 气相浓度为欠饱和 (y
y y*
吸收溶质
y*=f(x)
y
释放溶质
Q
o
x*
x
x
结论：若系统气、液相浓度(y,x)在平衡线下方， 则体系将 在平衡线下方， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 在平衡线下方 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。 发生从液相到气相的传质，即解吸过程。
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传质过程的方向 液相浓度(y,x)处于 气 、 液相浓度 处于 平衡线上(R点 ： 平衡线上 点)： 相对于液相浓度 x 而言 气相浓度为平衡浓度 (y=y*)，溶质 A 不发生 ， 转移。 转移。 相对于气相浓度而言液 相浓度为平衡浓度 (x=x*)， 故液相不释放 ， 或吸收溶质 A。 。
y y* y
y*=f(x) R
o
x* x
x
结论： 若系统气、液相浓度(y,x)处于平衡线上 ， 则体系从 处于平衡线上， 结论 ： 若系统气 、 液相浓度 处于平衡线上 宏观上讲将不会发生相际间的传质， 宏观上讲将不会发生相际间的传质 ， 即系统处于平 衡状态。 衡状态。
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二、传质过程的限度
y y P y*=f(x)
y*
o
x
x* x
对吸收而言： 对吸收而言： 不变， 若保持液相浓度 x 不变，气相浓度 y 最低只能降到与之相 平衡的浓度 y*，即 ymin=y*； ； 不变， 若保持气相浓度 y 不变，则液相浓度 x 最高也只能升高到 与气相浓度 y 相平衡的浓度 x*，即 xmax=x*。 ， 。
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传质过程的限度
y y* y*=f(x)
y
Q
o
x*
x
x
对解吸而言： 对解吸而言： 不变， 若保持液相浓度 x 不变，气相浓度 y 最高只能升到与之相 平衡的浓度 y*，即 ymax=y*； ； 不变， 若保持气相浓度 y 不变，则液相浓度 x 最低也只能降到与 气相浓度 y 相平衡的浓度 x*，即 xmin=x*。 ， 。
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三、传质过程的推动力 未达平衡的两相接触会发生相际间传质(吸收或解吸 ， 未达平衡的两相接触会发生相际间传质 吸收或解吸)，离平 吸收或解吸 衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。 衡浓度越远，过程传质推动力越大，传质过程进行越快。 方法： 方法 ： 用气相或液相浓度远离平衡的程度来表征气液相际 传质过程的推动力。 传质过程的推动力。 对吸收过程： 对吸收过程： (y-y*)：以气相摩尔分数 ： 差表示的传质推动力； 差表示的传质推动力； ( x*-x)： 以 液 相 摩 尔 分 ： 数差表示的传质推动力。 数差表示的传质推动力 。 传质推动力的表示方法 可以不同，但效果一样。
y y （y-y*） y* （x*-x） o x x* x P y*=f(x)
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四、吸收传质理论
吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程， 吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程 ， 可分 为三个步骤： 为三个步骤： 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质) (1 ) 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质 ) ； 溶质在界面上溶解(通过界面的传质) (2) 溶质在界面上溶解(通过界面的传质)； (3) 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)
相界面 气相主体 溶解 气相扩散 液相扩散 液相主体
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双膜理论
在上世纪二十年代提出， 由W.K.Lewis 和 W.G.Whitman 在上世纪二十年代提出， 是最早出现的传质理论。双膜理论的基本论点是： 是最早出现的传质理论。双膜理论的基本论点是：
(1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面， 个很薄（ 的流体膜层。 个很薄（等效厚度分别为 δ1 和 δ2 ）的流体膜层。溶质以分子扩 散方式通过此两膜层。 散方式通过此两膜层。 气 液 相界面 液相主体 气相主体 膜 膜 (2) 相界面没有传质阻力 ， 即 相界面没有传质阻力， pi = ci / H p 溶质在相界面处的浓度 处于相平衡状态。 处于相平衡状态。 ci (3) 在膜层以外的两相主流区 由于流体湍动剧烈， 由于流体湍动剧烈，传质 速率高， 速率高，传质阻力可以忽 略不计， 略不计，相际的传质阻力 集中在两个膜层内。 集中在两个膜层内。