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64(2009) 吸收(2).ppt

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64(2009) 吸收(2).ppt
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2019/9/4,化工原理,Principles of Chemical Engineering,第六章 吸收,2019/9/4,2019/9/4,6.4 吸收塔的计算,2019/9/4,四、填料层高度的计算,分析:,,,,2019/9/4,1. 填料层高度的基本计算式,填料塔内气、液组成Y、X 和传质推动力Y(或X)均随塔高变化;,因此塔内各截面上的吸收速率:,各截面处也不相同。,2019/9/4,,,,,,,,V, Y2,V, Y1,L, X1,L, X2,,,,V,Y,L,X,,,,,Z,,,,V,Y+dY,,,dZ,L,X+dX,对填料层中高度为dZ 的微分段作溶质A的物料衡算:,dGA为单位时间内由气相转入液相的量,气相:,液相:,2019/9/4,若 dZ 微元段内,填料提供的传质面积为: dA=adZ,a:单位体积填料所能提供的有效接触面积,m2/m3; Ω:填料塔的截面积,m2。,若 dZ 微元段内传质速率为NA(在dZ 微元段内可作为定值),微元填料层内的吸收速率方程式,则通过传质面积 dA 溶质 A 的传递量为:,2019/9/4,,,,,,,低浓度气体吸收时,2019/9/4,低浓度气体吸收时填料层的基本关系式:,物理意义 :,在推动力为一个单位的情况下,单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量。,气相总体积吸收系数,kmol/m3.s,液相总体积吸收系数,kmol/m3.s,2019/9/4,2. 传质单元高度与传质单元数 1)传质单元高度与传质单元数的概念,的单位,气相总传质单元数:,填料层高度Z相当于气相总传质单元高度HOG的倍数,2019/9/4,—液相总传质单元高度,m ;,—液相总传质单元数,无因次 ;,因此,可以写出通式:,填料层高度=传质单元高度×传质单元数,2019/9/4,—气膜传质单元高度,m,—气膜传质单元数,—液膜传质单元高度,m,—液膜传质单元数,用膜系数及相应的推动力表示的填料层高度的计算式:,2019/9/4,2)传质单元高度和传质单元数的物理意义,定义传质单元高度和传质单元数来表达填料层高度 Z,从计算角度而言,并无简便之利,但却有利于对 Z 的计算式进行分析和理解。下面以NOG 和 HOG 为例给予说明。,dY 表示气体通过一微分填料段dZ的气相浓度变化; (Y-Y*)为该微分段的传质推动力。,2019/9/4,如果用 (Y-Y*)m 表示填料层内的传质平均推动力,且气体通过该段填料层的浓度变化 (Y1-Y2) 恰好等于 (Y-Y*)m,即有:,Z=HOGNOG =HOG 这段填料层的高度就等于一个气相总传质单元高度HOG 因此,可将 NOG 看作所需填料层高度 Z 相当于多少个传质单元高度 HOG,2019/9/4,气体流经一段填料层前后的组成变化(Y1-Y2),这段填料层的高度就是一个气相总传质单元高度。,等于此段填料层内以气相浓度差表示的总推动力的的平均值,2019/9/4,传质单元数 NOG 或 NOL 反映吸收过程的难易程度; 其大小取决于分离任务(Y1、Y2;X1、X2)和整个填料层平均推动力((Y-Y*)m,(X*-X)m)大小两个方面。 NOG 或NOL与气相或液相进、出塔的浓度,液气比以及物系的平衡关系有关,而与设备形式和设备中气、液两相的流动状况等因素无关。,2019/9/4,在设备选型前可先计算出过程所需的 NOG 或 NOL; NOG 或 NOL 值大,分离任务艰巨; 为避免塔过高应选用传质性能优良的填料; 若 NOG 或 NOL 值过大,就应重新考虑所选溶剂或液气比 L/V 是否合理。,2019/9/4,总传质单元高度 HOG 或 HOL 表示完成一个传质单元分离任务所需的填料层高度,代表了吸收塔传质性能的高低,主要与填料的性能和塔中气、液两相的流动状况有关。 HOG 或 HOL 值小,表示设备的性能高,完成相同传质单元数的吸收任务所需塔的高度小。,2019/9/4,用传质单元高度 HOG、HOL 或传质系数 KYa、KXa 表征设备的传质性能其实质是相同的。但随气、液流率改变 Kya 或 KXa 的值变化较大,一般流率增加,KYa(或KXa)增大。HOG 或 HOL 因分子分母同向变化的缘故,其变化幅度就较小。 一般吸收设备的传质单元高度在 0.15~1.5m 范围内。,2019/9/4,3. 传质单元数的求法,平衡线为直线时,,对数平均推动力法,脱吸因数法,平衡线为曲线时,,图解积分法,近似梯级法,2019/9/4,1)平衡线为直线,若平衡线为直线或在所涉及的组成范围内为直线,直接积分就可得 NOG 或 NOL 的解析式,下面以求解 NOG 为例。,a)脱吸因数法,设平衡线方程为 :,逆流吸收操作线方程为:,气相总传质单元数 :,,,,
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