内蒙科大大气污染控制工程课件第07章 气态污染物控制技术1

第七章 气态污染物控制技术基础(1)气体扩散 气体在气相中的扩散 气体在液相中的扩散气体吸收 吸收机理 气液平衡 物理吸收 化学吸收7.1 气体扩散气态污染物脱除过程的单元操作 流体输送 热量传递 质量传递l 气体扩散过程分子扩散分子运动引起湍流扩散流体质点运动引起气体扩散 在气相中的扩散（Gilliland 方程）一.气体在气相中的扩散扩散系数 物质的特性常数之一 影响因素：介质的种类温度压强浓度气体在气相中的扩散部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）扩散系数的测量Stephan过程二.气体在液相中的扩散在液相中的扩散系数 估算方程 扩散系数随溶液浓度变化很大 上式只适用于稀溶液气体在液相中的扩散某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）7.2 气体吸收一.吸收机理 1.双膜模型（应用最广）假定:l界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只在膜内l气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力l气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HPAil膜内无物质积累,即达稳态.吸收机理2.渗透模型 假定:流体微元气液界面液体主相l气液界面上的液体微元不断被液相主体中浓度为CAL的微元置换l每个微表面元与气体接触时间都为l界面上微表面元在暴露时间内的吸收速率是变化的吸收机理3.表面更新模型流体微元气液界面液体主相假定:l各表面微元具有不同的暴露时间,t=0-l各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布l 4. 其它模型表面更新模型的修正基于流体力学的传质模型界面效应模型双膜理论双膜模型 气相分传质速率 液相分传质速率 总传质速率方程xAL二.气液平衡平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程溶解度 每100kg水中溶解气体的kg数气液平衡常见气体的平衡溶解度亨利定律亨利定律 一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比参数换算吸收系数 吸收系数的不同形式传质阻力 传质阻力吸收系数的倒数传质过程吸收系数的影响因素 吸收质与吸收剂 设备、填料类型 流动状况、操作条件吸收系数的获取 实验测定；经验公式计算；准数关联计算常用吸收系数经验式界面浓度的计算作图法l 解析法稀溶液亨利定律+传质方程三.物理吸收操作线方程操作线、平衡线和吸收推动力物理吸收最小液气比（平衡线上凸）（平衡线上凸）吸收塔的最小液气比物理吸收填料塔高度计算水吸收SO2的平衡线和操作线四.化学吸收化学吸收的优点 溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多 液膜扩散阻力降低 填料表面的停滞层仍为有效湿表面化学吸收两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布化学吸收的气液平衡平衡浓度计算化学吸收速率吸收速率 物理吸收时 化学吸收时K K1 1未发生化学反应时的液相传质分系数未发生化学反应时的液相传质分系数 由于化学反应使吸收速率增强的系数由于化学反应使吸收速率增强的系数 相当于选取相同的推动力C, 选用不同的传质系数引入增强系数