
【化】 double-film theory; tow-film theory; two-film theory
both; double; even; twin; two; twofold
【化】 dyad
【医】 amb-; ambi-; ambo-; bi-; bis-; di-; diplo-; par
【化】 film theory
双膜理论(Two-Film Theory)是描述气液两相间传质过程的基础模型,由美国化学家刘易斯(W. K. Lewis)和惠特曼(W. G. Whitman)于1923年提出。该理论认为,在气液接触界面两侧存在两个停滞的薄膜层,传质阻力主要集中于这两层膜内,且膜外流体的湍流作用使得主体浓度均匀。
双膜结构
气液两相界面各存在一个虚拟的停滞膜(气相膜与液相膜),膜内传质仅通过分子扩散实现,膜外则通过对流扩散完成。这一假设简化了复杂的湍流传质过程。
稳态传质与阻力分配
理论假设传质达到稳态,总传质阻力为两膜阻力之和。传质速率方程为: $$ N_A = frac{1}{frac{1}{kG} + frac{H}{kL}} cdot (P{A,G} - H C{A,L}) $$ 其中$k_G$和$k_L$分别为气膜、液膜传质系数,$H$为亨利常数。
应用范围
主要适用于溶解度较低的气体吸收过程,如水中氧气的解吸。在化工分离工程、环境工程的气体净化领域有重要指导意义,常作为填料塔设计的理论基础。
双膜理论因忽略界面湍流和表面更新效应,对高溶解度体系预测存在偏差。后续学者提出溶质渗透理论(Higbie, 1935)和表面更新理论(Danckwerts, 1951)进行修正。
参考文献
双膜理论是描述气液两相界面传质过程的经典理论,由惠特曼(W.G. Whitman)和刘易斯(L.K. Lewis)于1923年提出。它主要用于解释气体吸收、液体吸收等过程中的传质机理,在化学工程、环境科学等领域有重要应用。
相界面与双膜结构
在气液接触界面两侧,存在两个极薄的滞流膜层(气膜和液膜)。即使流体主体处于湍流状态,膜内仍以分子扩散为主,传质阻力集中于此。
传质过程
主体区特性
膜外的气液主体区因湍流混合均匀,不存在浓度梯度,传质阻力可忽略。
该理论与生物学中的“双膜理论”(如细胞膜结构)不同,后者属于生物学领域的概念。
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