吸收過程涉及兩相間的物質傳遞，包括三個步驟：溶質由氣相主體傳遞到兩相界面，即氣相內的物質傳遞；溶質在相界面上的溶解，由氣相轉入液相，即界面上發生的溶解過程；溶質自界面被傳遞至液相主體，即液相內的物質傳遞。單相內物質傳遞的機理分子擴散

對流傳質2025/3/14一、分子擴散與菲克定律

1、分子擴散：

一相內部有濃度差異的條件下，由于分子的無規則熱運動而造成的物質傳遞現象。AB2．菲克定律

1）擴散通量：單位面積上單位時間內擴散傳遞的物質量，單位：kmol/(m2.s)。2025/3/142）菲克定律

試分析與傅立葉定律以及牛頓粘性定律的區別及聯系。

3）分子擴散系數間的關系對于雙組分物系：2025/3/14根據菲克定律：

由A、B兩種氣體所構成的混合物中，A與B的擴散系數相等。

2025/3/14二、氣相中的穩定分子擴散

1．等摩爾反向擴散1）等摩爾反向擴散

例如精餾過程

2025/3/142）傳遞速率

在任一固定的空間位置上，單位時間通過單位面積的A物質量，稱為A的傳遞速率，以NA表示。

分離變量并進行積分，積分限為：

2025/3/14傳質速率為：2、一組分通過另一停滯組分的擴散

1）一組分通過另一停滯組分的擴散

2025/3/14例如吸收2）傳遞速率設總體流動通量為N，其中物質A的通量為：2025/3/14總體流動中物質B向右傳遞的通量為

而即2025/3/14將

和代入

若擴散在氣相中進行，則：

2025/3/14即分離變量后積分2025/3/14——漂流因數，無因次。反映總體流動對傳質速率的影響。

因P＞pBm，所以漂流因數

2025/3/14三、擴散系數

分子擴散系數簡稱擴散系數，它是物質的特性常數之一。同一物質的擴散系數隨介質的種類、溫度、壓強及濃度的不同而變化。物質在不同條件下的擴散系數一般需要通過實驗測定。1、物質在氣體中的擴散系數氣體A在氣體B中（或B在A中）的擴散系數，可按馬克斯韋爾—吉利蘭（Maxwell-Gilliland）公式進行估算

2025/3/142、物質在液體中的擴散系數

物質在液體中的散系數與組分的性質、溫度、粘度以及濃度有關。

對于很稀的非電解溶液，物質在液體中的擴散系數

2025/3/14四、對流傳質

1、渦流擴散憑籍流體質點的流動和旋渦來傳遞物質的現象。擴散通量：2、對流傳質流動流體與兩相界面之間的傳質1）固定界面氣固兩相或液固兩相間的界面

2025/3/14

2）流動界面氣液兩相和液液兩相間的界面2025/3/14對于等摩爾反方向擴散

對于單向擴散

2025/3/14五、吸收機理——雙膜理論

1、雙膜理論相互接觸的氣液兩相間有一個穩定的界面，界面上沒有傳質阻力，氣液兩相處于平衡狀態。界面兩側分別存在著兩層膜，氣膜和液膜。氣相一側叫氣膜，液相一側叫液膜，這兩層膜均很薄，膜內的流體是滯流流動，溶質以分子擴散的方式進行傳質。

膜外的氣液相主體中，流體流動的非常劇烈，溶質的濃度很均勻，傳質的阻力可以忽略不計，傳質阻力集中在兩層膜內。2025/3/142025/3/14六、吸收速率方程式

吸收速率：

單位面積，單位時間內吸收的溶質A的摩爾數，用NA表示，單位通常用kmol/m2.s。吸收傳質速率方程：吸收速率與吸收推動力之間關系的數學式

吸收速率=傳質系數×推動力

1、氣膜吸收速率方程式

2025/3/14令——氣膜吸收速率方程式——氣膜吸收系數，kmol/(m2.s.kPa)。

也可寫成：

2025/3/14當氣相的組成以摩爾分率表示時

—以

表示的氣膜吸收系數，knoll/(m2.s)。

當氣相組成以摩爾比濃度表示時

—以

表示推動力的氣膜吸收系數，kmol/(m2.s)。

2025/3/142、液膜吸收速率方程式

令

或

——液膜吸收速率方程—以

為推動力的液膜吸收系數，m/s；

2025/3/14當液相的組成以摩爾分率表示時

—以

為推動力的液膜吸收系數，kmol/(m2.s)。

當液相組成以摩爾比濃度表示時

—以

為推動力的液膜吸收系數，kmol/(m2.s)。

2025/3/143、界面濃度當已知兩相組成的平衡關系，如

和上式聯立便可

求出

2025/3/14pcAIcipi2025/3/144、總吸收系數及相應的吸收速率方程式1）以氣相組成表示總推動力的吸收速率方程式a）以△p為推動力的吸收速率方程

—以

為推動力的氣相總吸收系數，kmol/(m2.s.Pa)—與液相主體濃度c成平衡的氣相分壓，Pa。

2025/3/14

b）以△y為推動力的吸收速率方程2）以液相組成表示總推動力的吸收速率方程式

—以△y為推動力的氣相總吸收系數，kmol/(m2.s)。

a）以△c為推動力的吸收速率方程

—以△c為推動力的液相總吸收系數，m/s

2025/3/14b）以△x為推動力的吸收速率方程

—以△x為推動力的液相總吸收系數，kmol/(m2.s)

3）用摩爾比濃度為總推動力的吸收速率方程式適用條件：溶質濃度很低時

a）以

表示總推動力的總吸收速率方程式據分壓定律2025/3/14代入

令

—以

為推動力的氣相總吸收系數，kmol/(m2.s)

2025/3/14b）以

表示總推動力的吸收速率方程式

—以

為推動力的液相總吸收系數，kmol/(m2.s)

5、各種吸收系數之間的關系1）總系數與分系數的關系

2025/3/14由亨利定律：

2025/3/14分別為總阻力、氣膜阻力和液膜阻力

即總阻力=氣膜阻力+液膜阻力

同理

2025/3/14在溶質濃度很低時

2）總系數間的關系

a）氣相總吸收系數間的關系

2025/3/14當溶質在氣相中的濃度很低時

b）液相總傳質系數間的關系

c）氣相總吸收系數與液相總吸收系數的關系2025/3/143）各種分系數間的關系

6、傳質速率方程的分析

1）溶解度很大時的易溶氣體

——氣膜控制2025/3/14氣膜控制例：水吸收氨或HCl氣體

液膜控制例：水吸收氧、CO2

2025/3/142）溶解度很小時的難溶氣體當H很小時，

——液膜控制

3）對于溶解度適中的氣體吸收過程