納塞特數是在彼此分隔的兩相界面上，物質從一個相傳到另一個相的過程的時間比數。這種傳遞是吸收、萃取、氣-液相反應和液-液相反應等過程的基礎。納塞特數理論闡明物質通過兩相界面傳遞的機理的理論。
基本介紹
- 中文名：納塞特數
- 性質：時間比數
- 對象：兩相界面上物質相傳時間
- 意義：氣-液相反應和液-液相反應的基礎
- 分類：雙模、滲透、表面更新理論
簡介,分類,雙膜理論,滲透理論,表面更新理論,
簡介
納塞特數是在彼此分隔的兩相界面上，物質從一個相傳到另一個相的過程的時間比數。這種傳遞是吸收、萃取、氣-液相反應和液-液相反應等過程的基礎。
分類
納塞特數理論闡明物質通過兩相界面傳遞的機理的理論。主要有下列幾種：
①雙膜理論納塞特數：構想在兩相（例如氣－液）界面兩側分別存在著一層氣膜和液膜，膜內沒有法向流動，只有擴散。傳遞。又假設膜外的流體主體中因湍流的擴散作用而不存在濃度梯度，傳質阻力完全集中於膜內。總括氣膜傳質係數和總括液膜傳質係數。它們與膜係數和的關係如下：各傳質係數需由實驗求得，它們與設備和流體特性以及流動狀況有關。雙膜理論具有簡明的特色，多年來成功地套用於各種不相混的兩流體相系統。
②滲透理論納塞特數：這一理論把吸收過程看作是向半無限靜止液體中進行不穩定擴散的過程，氣相在液相中濃度的分布乃是時間的函式。這一理論的物理概念更接近於真實，算得的結果與雙膜理論的結果相差甚微。
③表面更新理論納塞特數：這一理論是以相界面在不斷變化、不斷更新為依據的。因而引出了“表面年齡”的概念，算得的結果與施密特數理論的結果相差很小。
雙膜理論
雙膜理論（two-film theory），為氣液界面傳質過程的經典理論。由惠特曼（W.G. Whitman）和劉易斯（L.K. Lewis）於20世紀20年代提出，模型經多次改進，已成功用於環境中化合物在大氣—水界面間的傳質過程，較好地解釋了液體吸收劑對氣體吸收質的吸收過程。
氣體吸收是氣相中的吸收質經過相際傳遞到液相的過程。當氣體與液體相互接觸時，即使在流體的主體中已呈湍流，氣液相際兩側仍分別存在有穩定的氣體滯流層（氣膜）和液體滯留層（液膜)，而吸收過程是吸收質分子從氣相主體運動到氣膜面，再以分子擴散的方式通過氣膜到達氣液兩相界面，在界面上吸收質溶入液相，再從液相界面以分子擴散方式通過液膜進入液相主體，雙膜理論就是以吸收質在滯流層內的分子擴散的概念為基礎而提出的[1]。
基本論點如下：
(1)相接觸的氣、液兩流體間存在著穩定的相界面，界面兩側附近各有一層很薄的穩定的氣膜或液膜，溶質以分子擴散方式通過此兩膜層。
(2)界面上的氣、液兩相呈平衡。相界面上沒有傳質阻力。
(3)在膜層以外的氣、液兩相主體區無傳質阻力，即濃度梯度(或分壓梯度)為零。
雙膜理論把整個相際傳質過程簡化為溶質通過兩層有效膜的分子擴散過程。
套用吸收速率方程式時，應注意以下幾點：
(1) 必須注意各速率方程式中吸收係數與推動力的正確搭配及其單位的一致性，吸收係數的倒數即表示吸收阻力，阻力的表達形式也應與推動力的表達形式相對應。
(2) 所有吸收速率方程式，都只適用於描述穩態操作的吸收塔內任一橫截面上的速率關係，不能直接用來描述全塔的吸收速率。在塔內不同橫截面上，氣、液兩相的組成各不相同，吸收速率也不同。
(3) 若採用以總係數表達的吸收速率方程式時，在整個吸收過程所涉及的組成範圍內，平衡關係須為直線，符合亨利定律，否則，總係數仍會隨組成而變化，這將不便於用來進行吸收塔的計算。
(4) 對於具有中等溶解度的氣體而平衡關係不為直線時，不宜採用總係數表示的速率方程式。
滲透理論
滲透理論是研究隨機環境中聚簇現象的理論，是Broadbent和Hammersley在1957年研究液體通過多孔媒介問題時提出的。緊接著相變（1960），級數展開（Domb），重整化群等理論的出現和發展進一步幫助了人們理解滲透理論和它作為一種臨界現象的本質。隨後人們在隨機圖理論的研究中發現節點存在節點集群的臨界機率，即網路具有臨界機率pc，當不超過pc時，網路是由孤立的節點集群組成，但是當超過pc時，節點集群將擴展連線到整個網路。滲流理論研究能夠從一端開始而終止於另一端的、可以滲透整個網路的通道出現的機率。
在設備中進行傳質過程而當氣液還未接觸時，整個氣相或液相內的溶質是均勻的。當氣液一開始接觸，溶質才漸漸溶於液相中，隨著氣液接觸時間的增長，積累在液膜內的溶質量也逐漸增多，溶質從相界面向液膜深度方向逐步滲透，直至建立起穩定的濃度梯度。這一段時間稱為過渡時間。按滲透理論預計的傳質速率比雙膜理論的大。本理論建立在雙膜理論的基礎之上，只是強調了形成濃度梯度的過度階段；因討論的是從氣液界面至液相主體的傳質，滲透理論的主要對象為液膜控制的吸收。
表面更新理論
表面更新理論是傳質三大典型理論中的一種， 直到1951年，丹寇沃茨才對滲透論進行了修正。他認為：
1.在界面上的每一微元具有不同的暴露時間（年齡），表面壽命為t，但它們被另一微元置換的機會均等；
2.無論氣相或液相都可能發生上述過程。所以兩相表面是不斷更新的，更新頻率為S；
3.每個進入界面的微元均按瞬變傳質的規律向膜內滲透。
儘管表面更新率S任然是一個不可獲得的量，但丹寇沃茨的假設更接近於實際，離正確的反應機理更近，它十分接近傳質的一般表達式。當所有的表面更新率S的值相同時，即各微元在界面上的接觸時間（壽命）相等，此時表面跟新理論就是滲透論。當接觸時間趨於無窮時，彼此停留時間都將一樣，且達到建立穩定的分子擴散所需的時間也一樣，此時表面更新理論又和雙膜理論一致了。所以從某種意義上來說，滲透論與雙膜論都將是表面更新論的特例。
