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第七章第七章 气态污染物控制技术基础气态污染物控制技术基础l气体扩散气体扩散 l气体吸收气体吸收 l气体吸附气体吸附 l气体催化净化气体催化净化l掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基本原理和过程本原理和过程 l了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性 l初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器建议学时数：9学时（自学）l 第七章第七章 气态污染物控制技术基础气体扩散气态污染物控制技术基础气体扩散 建议学时数：建议学时数：9学时（学时（第一节第一节 气体扩散气体扩散l气态污染物脱除过程的单元操作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 气体扩散过程气体扩散过程l分子扩散分子运动引起l湍流扩散流体质点运动引起l 第一节第一节 气体扩散气态污染物脱除过程的单元操作气体扩散气态污染物脱除过程的单元操作 气体扩散过程气体扩散过程气体扩散气体扩散l在气相中的扩散（在气相中的扩散（Gilliland 方程）方程）T T绝对温度，绝对温度，绝对温度，绝对温度，KKD DABAB扩散系数，扩散系数，扩散系数，扩散系数，cmcm2 2/s/sMM气体的摩尔质量气体的摩尔质量气体的摩尔质量气体的摩尔质量 气体在沸点下呈液态时的摩尔体积气体在沸点下呈液态时的摩尔体积气体在沸点下呈液态时的摩尔体积气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,cm,cm3 3/mol/mol A A气体密度，气体密度，气体密度，气体密度，g/cmg/cm3 3l 气体扩散在气相中的扩散（气体扩散在气相中的扩散（Gilliland 方程）方程）T绝对温绝对温气体在气相中的扩散气体在气相中的扩散l扩散系数扩散系数物质的特性常数之一影响因素：l介质的种类介质的种类l温度温度l压强压强l浓度浓度l 气体在气相中的扩散扩散系数气体在气相中的扩散扩散系数气体在气相中的扩散气体在气相中的扩散l部分气体在空气中的扩散系数（部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）l 气体在气相中的扩散部分气体在空气中的扩散系数（气体在气相中的扩散部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101扩散系数的测量扩散系数的测量lStephan过程过程液态液态A A物质物质 液体液体液体液体A A的密度，的密度，的密度，的密度，g/mg/m3 3L L1 1液体的初始高度，液体的初始高度，液体的初始高度，液体的初始高度，cmcmL L2 2 液体的最终高度，液体的最终高度，液体的最终高度，液体的最终高度，cmcm 、分别为分别为分别为分别为L L1 1、L L2 2时空气分压时空气分压时空气分压时空气分压t t变化时间，变化时间，变化时间，变化时间，s sl 扩散系数的测量扩散系数的测量Stephan过程液态过程液态A物质物质 液体液体A气体在液相中的扩散气体在液相中的扩散l在液相中的扩散系数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 B B液体的粘度，液体的粘度，液体的粘度，液体的粘度，cpcp 溶剂的缔结因数，水溶剂的缔结因数，水溶剂的缔结因数，水溶剂的缔结因数，水2.62.6，甲醇，甲醇，甲醇，甲醇1.91.9，乙醇，乙醇，乙醇，乙醇1.51.5，非缔结如苯、乙醚为，非缔结如苯、乙醚为，非缔结如苯、乙醚为，非缔结如苯、乙醚为1.0 1.0 l 气体在液相中的扩散在液相中的扩散系数气体在液相中的扩散在液相中的扩散系数 B液体的粘度，液体的粘度，cp气体在液相中的扩散气体在液相中的扩散l某些物质在水中的扩散系数（某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液），稀溶液）l 气体在液相中的扩散某些物质在水中的扩散系数（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，稀溶液第一节第一节 气体吸收气体吸收l吸收机理吸收机理 1.双膜模型（应用最广）双膜模型（应用最广）l假定假定:l界面两侧存在气膜和液膜界面两侧存在气膜和液膜,膜内膜内为层流为层流,传质阻力只在膜内传质阻力只在膜内l气膜和液膜外湍流流动气膜和液膜外湍流流动,无浓度无浓度梯度梯度,即无扩散阻力即无扩散阻力l气液界面上气液界面上,气液达溶解平衡气液达溶解平衡 即即:CAi=HPAil膜内无物质积累膜内无物质积累,即达稳态即达稳态.l 第一节第一节 气体吸收吸收机理假定气体吸收吸收机理假定:吸收机理吸收机理l2.渗透模型渗透模型假定: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气液界面上的液体微元不断被 液液相主体中浓度为相主体中浓度为CAL的微元置换的微元置换l每个微表面元与气体接触时间都每个微表面元与气体接触时间都为为 l界面上微表面元在暴露时间界面上微表面元在暴露时间 内内的吸收速率是变化的的吸收速率是变化的l 吸收机理吸收机理2.渗透模型流体微元气液界面液体主相气液界面上的液体渗透模型流体微元气液界面液体主相气液界面上的液体吸收机理吸收机理l3.表面更新模型表面更新模型流体微元气液界面液体主相l假定:l各表面微元具有不同的暴露时间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各表面元的暴露时间(龄期龄期)符合正态分布符合正态分布l 4.其它模型其它模型l表面更新模型的修正l基于流体力学的传质模型l界面效应模型l 吸收机理吸收机理3.表面更新模型流体微元气液界面液体主相假定表面更新模型流体微元气液界面液体主相假定:4双膜理论双膜理论l双膜模型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l 双膜理论双膜模型双膜理论双膜模型气液平衡气液平衡l平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程l溶解度溶解度每100kg水中溶解气体的kg数l 气液平衡平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程气液平衡平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程气液平衡气液平衡l平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程l溶解度溶解度每100kg水中溶解气体的kg数l 气液平衡平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程气液平衡平衡吸收过程的传质速率等于解吸过程亨利定律亨利定律l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l参数换算参数换算l 亨利定律亨利定律亨利定律亨利定律吸收系数吸收系数吸收系数的不同形式l 吸收系数吸收系数的不同形式吸收系数吸收系数的不同形式传质阻力传质阻力传质阻力吸收系数的倒数l 气膜控制（，）l易溶气体（碱或氨液吸收易溶气体（碱或氨液吸收SO2）l 液膜控制（，）l难溶气体（稀碱溶液吸收难溶气体（稀碱溶液吸收CO2，水吸收，水吸收O2）l 传质总阻力气相传质阻力液相传质阻力l例：例：l 传质阻力传质阻力吸收系数的倒数传质阻力传质阻力吸收系数的倒数 气膜控制（气膜控制（传质过程传质过程l吸收系数的影响因素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l吸收系数的获取吸收系数的获取实验测定；经验公式计算；准数关联计算l 传质过程吸收系数的影响因素传质过程吸收系数的影响因素传质过程传质过程l吸收系数的影响因素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l吸收系数的获取吸收系数的获取实验测定；经验公式计算；准数关联计算l 传质过程吸收系数的影响因素传质过程吸收系数的影响因素传质过程传质过程l吸收系数的影响因素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l吸收系数的获取吸收系数的获取实验测定；经验公式计算；准数关联计算l 传质过程吸收系数的影响因素传质过程吸收系数的影响因素传质过程传质过程l吸收系数的影响因素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l吸收系数的获取吸收系数的获取实验测定；经验公式计算；准数关联计算l 传质过程吸收系数的影响因素传质过程吸收系数的影响因素界面浓度的计算界面浓度的计算l作图法作图法l 解析法解析法l稀溶液亨利定律+传质方程l 界面浓度的计算作图法界面浓度的计算作图法 解析法解析法界面浓度的计算界面浓度的计算l作图法作图法l 解析法解析法l稀溶液亨利定律+传质方程l 界面浓度的计算作图法界面浓度的计算作图法 解析法解析法物理吸收物理吸收l操作线方程操作线方程l操作线、平衡线和吸收推动力操作线、平衡线和吸收推动力l 物理吸收操作线方程物理吸收操作线方程物理吸收物理吸收l最小液气比最小液气比（平衡线上凸）（平衡线上凸）（平衡线上凸）（平衡线上凸）l 物理吸收最小液气比（平衡线上凸）物理吸收最小液气比（平衡线上凸）物理吸收物理吸收l最小液气比最小液气比（平衡线上凸）（平衡线上凸）（平衡线上凸）（平衡线上凸）l 物理吸收最小液气比（平衡线上凸）物理吸收最小液气比（平衡线上凸）
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