食品工程原理 吸收与蒸馏（中国农业大学食品学院）

=0.3831×2×2.266=1.736kmol/m��

33

仍取溶液的密度为1000kg/m,则1m溶液质量为1000kg。

A=1.736×17=29.5kg ?NH3的溶解度为:

10003

1000?29.5

7.2.3 总传质速率方程

以下讨论在 “双膜理论”基础上的总传质速率。 前已推得:

气膜内传质速率 NA=kG(PA-PAi) 液膜内传质速率NA=kL(CAi-CA)

注:以后为方便起见,压强或浓度的下脚标A将略去;总压或总浓度将添加下脚标T。 略去下标A后，有：

NA=kG(P-Pi) （1） NA=kL(Ci-C) （2）

将 P=PTy，C=CTx 代入可得：

NA=kG(P-Pi)=kGPT（y-yi）

或 NA=ky（y-yi） （3）

3?29.5?30.4kgNH/1000kgH2ONA=kL(Ci-C)=kLCT（xi-x）

或 NA=kx（xi-x） （4） 式中：y，x-溶质的汽相与液相主体浓度，以摩尔分率表示；

yi，xi-界面上汽、液相的溶质浓度，以摩尔分率表示。 显然，ky=PTkG kx=CTkL

对稳定吸收体系，各步传质速率相等，即： NA=ky（y-yi）=kx（xi-x） 将亨利定律 y=mx 代入，得：

*

NA=kym（x-xi）=kx（xi-x） （5）

*

及NA=ky（y-yi）=（kx/m）（yi-y） （6） 由（5）式得：

NA?x?xi1mky*?xi?x1kx*?Kx(x?x)*

即 NA?Kx(x?x)1 （7） （8）

显然，Kx?1mky?1kx同理可得：

NA??Ky(y?y) （9）

1Ky?1ky?mkx* （10）

式（7），（9）即为总传质速率方程。

对于易溶气体，kx>>ky，故Ky=ky，即易溶气体为气膜（阻力）所控制；

对于难溶气体，kx<

总传质速率方程的其它几种表示方式：

*

NA=KG(P-P)

*

NA=KL(C-C)

*

NA=KY(Y-Y)

*

NA=KX(X-X)

几个总传质系数的关系：

Kx=KX =mKy=CTKL KG=HKL Ky=KY=PTKG

［例7-3］ 含氨极少的空气于101.33 kPa，20℃被水吸收。已知气膜传质系数kG=3.15

-62

×10 kmol/(m〃s〃kPa)，液膜传质系数

-4

kL=1.81×10 （m/s），溶解度系数H=1.5

kmol／(m〃kPa)。汽液平衡关系服从亨利定律。

求：①汽相总传质系数KG，KY；液相总传质系数KL，KX；

②气膜与液膜阻力的相对大小；

③若汽相主体氨浓度的摩尔分率为0.03，液

3

相主体浓度为0.5 kmol/m，求界面浓度。 解：(1)因为物系的汽液平衡关系服从亨利定律，故

1KG?1kG?1HkL?63

?13.15?10?62?11.5?1.81?10-6

?4?KG?3.11?10kmol/(m.s.kPa)

KY=PTKG=101.33×3.11×10

-42

=3.15×10 kmol/(m.s)

-6-6

KL=KG/H=3.11×10/1.5=2.07×10 m/s

-6

KX=CTKL=(1000/18) ×2.07×10

-42

=1.15×10 kmol/(m.s) (2)气膜阻力占总阻力的% 1/KG1/kG?KGkG?3.11?103.15?10?6?6?100%?98.7%

计算结果表明,该吸收过程属气膜控制。 (3)对稳定吸收过程，由传质速率方程得：