概述

理论论点

理论表达式

局限性

概述

双膜理论（two-film theory），是一经典的传质机理理论，于1923年由惠特曼（W.G.Whitman）和刘易斯（L.K.Lewis）提出，作为界面传质动力学的理论，该理论较好地解释了液体吸收剂对气体吸收质吸收的过程。

理论论点

气体吸收是气相中的吸收质经过相际传递到液相的过程。当气体与液体相互接触时，即使在流体的主体中已呈湍流，气液相际两侧仍分别存在有稳定的气体滞流层（气膜）和液体滞流层（液膜),而吸收过程是吸收质分子从气相主体运动到气膜面，再以分子扩散的方式通过气膜到达气液两相界面，在界面上吸收质溶入液相，再从液相界面以分子扩散方式通过液膜进入液相主体。

针对气体吸收传质过程，双膜理论的基本论点如下：1、相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，相界面两侧的传质阻力全部集中于这两个停滞膜内，吸收质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体；

2、在相界面处，气、液两项瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力，溶质在界面上两相的的组成存在平衡关系，即所需的传质推动力为零或气、液两相达到平衡。

3、在两个停滞膜以外的气、液两相主体中，由于流体充分湍动，不存在浓度梯度，物质组成均匀。溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内。

根据双膜理论，气、液相界面附近的浓度分布如右图所示。

理论表达式

双膜理论将相际传质过程简化为经两膜层的稳定分子扩散的串联过程。吸收过程则为溶质通过气膜和液膜的分子扩散过程。

所以，两项间传质的速率方程分别为

气膜： (NA)g=kg(pA-pAi)

液膜： (NA)l=kl(cAi-cA)

式中： (NA)g，(NA)l——溶质通过气膜和液膜的传质通量，kmol/(m2·s)

pA，cA——溶质在气、液两相主题中的压力(Pa)和浓度(kmol/m3)

pAi，cAi——溶质在气、液两相界面上的压力(Pa)和浓度(kmol/m3)

kg——以气相分压为推动力的气膜传质系数，kmol/(m2·s·Pa)

kl——以液相浓度为推动力的液膜传质系数，m·s

双膜理论假设溶质以稳定分子扩散方式通过气膜和液膜，因此，气相和液相的对流传质速率相等。所以：

(NA)g= (NA)l=kg(pA-pAi)=kl(cAi-cA)

进而：

(pA-pAi)/(cAi-cA)=kl/kg

根据双膜理论的假设，在相界面上，气、液两相呈平衡关系，即pAi与cAi互为平衡关系，因此若两相界面某一侧的组成已知，另一侧的组成可用相平衡关系求出

右图即为气相溶质分压与液相溶质浓度的相平衡关系曲线。

局限性

由此理论所得的传质系数计算式形式简单，但等效膜层厚度 以及界面上浓度都难以确定；

双膜理论存在着一定局限性，例如对具有自由相界面或高度湍动的两流体间的传质体系，相界面是不稳定的，因此界面两侧存在稳定的等效膜层以及物质以分子扩散方式通过此两膜层的假设都难以成立；