被吸收的数量多时，称为高浓度吸收；反之，吸收称为低浓度吸收。对于低浓度吸收，可认为气液两相流经吸收塔的流率为常数，因溶解而产生的热效应很小，引起的液相温度变化不显著，故低浓度的吸收可视为等温吸收。
本章重点研究低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。 5．2气液相平衡关系
5．2．1气体在液体中的溶解度 1．亨利定律
总压不高（譬如不超过5×10Pa）时，在一定温度下，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分率成正比，其比例系数为亨利系数。
5
pA?Ex*
当气体混合物和溶剂一定时，亨利系数仅随温度而改变，对于大多数物系，温度上升，E值增大，气体溶解度减少。在同一种溶剂中，难溶气体的E值很大，溶解度很小；而易溶气体的E值则很小，溶解度很大。
亨利定律不同的表达形式：
*（1） pA?cAH
溶解度系数H与亨利系数E的关系为：
1H?EMS?S
溶解度系数H也是温度、溶质和溶剂的函数，但H随温度的升高而降低，易溶气体H值较大，难溶气体H值较小。 （2）y*?mx
相平衡常数m与亨利系数E的关系为：m?Ep
相平衡常数m随温度、压力和物系而变化。当物系一定时，若温度降低或总压升高，则m值变小，液相溶质的浓度x增加，有利于吸收操作。 （3）Y*?mX
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5．2．2相平衡关系在吸收过程中的应用 1．判断过程进行的方向
吸收过程的充分必要条件是
y ? y或 x < x
反之，解吸过程。 2．指明过程进行的极限
平衡状态是吸收过程的极限。 3．确定过程的推动力
（y?y*）为以气相中溶质摩尔分率差表示吸收过程的推动力；（x*?x）为以液相中溶质的摩尔分率差表示吸收过程的推动力； (pA－p*A)为以气相分压差表示的吸收过程推动力，(cA－cA)为以液相摩尔浓度差表示的吸收过程推动力。 5．3单相传质
5．3．1定态的一维分子扩散 1．分子扩散与菲克定律
分子扩散：在静止或滞流流体内部，若某一组分存在浓度差，则因分子无规则的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。
扩散通量；单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积扩散的物质量，称为扩散通量（扩散速率），以符号J表示，单位为kmol/(m2·s)。
菲克定律数学表达式为 JA??DABdcAdz*
*
*
在双组分混合物中，组分A在组分B中的扩散系数等于组分B在组分A中的扩散系数。即DAB=DBA=D 2．等分子反向扩散
传质速率定义为：在任一固定的空间位置上，单位时间内通过垂直于传递方向的单位面积传递的物质量，记作N。
单纯等分子反向扩散速率方程积分式：
气相：NA?
Dz(cA1?cA2)
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液相：NA?3．单向扩散及速率方程 液相： NA?DczcBmDRTz(pA1?pA2)
(cA1?cA2)
式中 cBm?cB2?cB1lncB2cB1
气相： NA?DpRTzpBm(pA1?pA2)
式中 pBm?pB2?pB1lnpB2pB1。
ppBm、
ccSm——称为“漂流因子”或“移动因子”，无因次。
漂流因子的意义：漂流因子的大小反映了总体流动对传质速率的影响程度，溶质的浓度愈大，其影响愈大。其值为总体流动使传质速率较单纯分子扩散增大的倍数。
漂流因子特点：
ppBm?1或
ccSm?1；当混合物中溶质A的浓度较低时
ppBm?1，
ccSm?1。
5．3．2分子扩散系数
扩散系数的物理意义为：单位浓度梯度下的扩散通量，单位为m2/s。即：
D?JAdcAdz
扩散系数反映了某组分在一定介质（气相或液相）中的扩散能力，是物质特性常数之一。其值随物系种类、温度、浓度或总压的不同而变化。 1．气体中的扩散系数
通常气体中的扩散系数在压力不太高的条件下，仅与温度、压力有关。在常压下，气体扩散系数的范围约为10-5～10-4m2/s。通常气体中的扩散系数与温度T的1.5次方成正比，与p
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成反比。 2．液体中的扩散系数
溶质在液体中的扩散系数与物质的种类、温度有关，同时与溶液的浓度密切相关，溶液浓度增加，其黏度发生较大变化，溶液偏离理性溶液的程度也将发生变化。其值一般在1×10～1×10m/s范围内，液体中的扩散系数通常与温度T成正比，与液体的黏度成反比。 5．3．3单相对流传质机理
对流传质：流动着的流体与壁面之间或两个有限互溶的流动流体之间发生的传质，通常称为对流传质。
涡流扩散：由于质点的无规则运动，相互碰撞和混合，组分会从高浓度向低浓度方向传递，这种现象称为涡流扩散。
有效膜：把对流传质的阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质形式仅为分子扩散。
5．3．4单相对流传质速率方程 1．气相对流传质速率方程
NA?kG(pA?pAi) ，NA?kG(pA?pAi)，NA?ky(y?yi)，NA?kY(Y?Yi)
-10
-9
2
式中 kG——以气相分压差表示推动力的气相传质系数，kmol/（m2·s·kPa）；
ky——以气相摩尔分率差表示推动力的气相传质系数，kmol/（m2·s）； kY——以气相摩尔比差表示推动力的气相传质系数，kmol/（m·s）。 气相传质系数间的关系： ky?pkG
kY?pkG
2
2．液相对流传质速率方程
NA?kL(cAi?cA)
NA?kx(xi?x)
NA?kX(Xi?X)
式中 kL——以液相摩尔浓度差表示推动力的液相传质系数，m/s；
kx——以液相摩尔分率差表示推动力的液相传质系数，kmol/（m2·s）；
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。 kX——以液相摩尔比差表示推动力的液相传质系数，kmol/（m·s）液相传质系数之间的关系： kx?ckL
kX?ckL
2
5．4相际对流传质及总传质速率方程 5．4．1双膜理论 双膜模型的基本假设：
（1）相互接触的气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧分别存在着稳定的气膜和液膜。膜内流体流动状态为层流，溶质A以分子扩散方式通过气膜和液膜，由气相主体传递到液相主体。
（2）相界面处，气液两相达到相平衡，界面处无扩散阻力。
（3）在气膜和液膜以外的气液主体中，由于流体的充分湍动，溶质A的浓度均匀，溶质主要以涡流扩散的形式传质。
5． 4。2吸收过程的总传质速率方程 1．气相总传质速率方程：
NA?KG(pA?pA)
*NA?Ky(y?y)
NA?KY(Y?Y)
*式中 KG——以气相分压差（pA?pA）表示推动力的气相总传质系数，kmol/（m2·s·kPa）；
***2
Ky——以气相摩尔分率差（y?y）表示推动力的气相总传质系数，kmol/（m·s）；
KY——以气相摩尔比差（Y?Y*）表示推动力的气相总传质系数，kmol/（m2·s）。 2．液相总传质速率方程：
NA?KL(cA?cA) NA?Kx(x?x)
**NA?KX(X*?X)
*式中 KL——以液相浓度差（cA?cA）表示推动力的液相总传质系数，m/s；
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