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chocalate77

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[交流] 【求助】推导吸附的内扩散传质速率方程已有3人参与

哪位高手会推导吸附的内扩散传质速率方程？

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1楼 2010-04-10 21:56:36

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liang_0826

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chocalate77(金币+10): 2010-04-11 09:30
GrasaVampiro:转贴请注明 2010-04-11 08:30

根据上述机理，对于某一瞬间，按拟稳态处理，吸附速率可分别用外扩散、内扩散或总传质速率方程表示。

1)、外扩散传质速率方程：

吸附质从流体主体扩散到固体吸附剂外表面的传质速率方程为

               （9-10）

式中    ——吸附剂上吸附质的含量，吸附质吸附剂；

  ——时间，s；

——每千克吸附剂的吸附速率，；

——吸附剂的比外表面，；

——流体相中吸附质的平均浓度，；

——吸附剂外表面上流体相中吸附质的浓度，；

——流体相侧的传质系数，。

与流体物性，颗粒几何形状，两相接触的流动状况以及温度、压力等操作条件有关。有些关联式可供使用，具体可参阅有关专著。

2)、内扩散传质速率方程：

内扩散过程比外扩散过程要复杂得多。按照内扩散机理进行内扩散计算非常困难，把内扩散过程简单地处理成从外表面向颗粒内的传质过程，内扩散传质速率方程为

               （9-11）

式中 ——吸附剂固相侧的传质系数，；

      ——吸附剂外表面上的吸附质含量，，此处与吸附质在流体相中的浓度C呈平衡；

      ——吸附剂上吸附质的平均含量，。

      与吸附剂的微孔结构性质、吸附质的物性以及吸附过程持续时间等多种因素有关。值由实验测定。

3)、总传质速率方程：

由于吸附剂外表面处的浓度与无法测定，因此通常按拟稳态处理，将吸附速率用总传质方程表示为

      (9-12)

式中 ——与吸附质含量为  的吸附剂呈平衡的流体中吸附质的浓度，；

——与吸附质浓度为C的流体呈平衡的吸附剂占吸附质的含量，；

——以表示推动力的总传质系数，；

——以表示推动力的总传质系数，。

对于稳态传质过程，存在

               (9—13)

如果在操作的浓度范围内吸附平衡为直线，

即：

                     (9—14)

则根据式(9—13)和(9—14)整理可得：

               (9—15a)

                  (9—15b)

式(9—15)表示吸附过程的总传质阻力为外扩散阻力与内扩散阻力之和。

若内扩散很快，过程为外扩散控制，接近  ，则。若外扩散很快，过程为内扩散控制，接近于则。