化工原理_25低组成气体吸收的计算剖析.ppt

* * 8.4 低组成气体吸收的计算 8.4.1 物料衡算与操作线方程 第八章 气体吸收 8.4.2 吸收剂用量的确定 8.4.3 塔径的计算 塔径的计算 工业上的吸收塔通常为圆柱形，故吸收塔的直径可根据圆形管道内的流量公式计算： 注意 计算塔径时，一般应以塔底的气量为依据。 计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速u 。 吸收塔直径计算式 计算塔径时， 采用操作状态下的数据。 8.4 低组成气体吸收的计算 8.4.1 物料衡算与操作线方程 第八章 气体吸收 8.4.2 吸收剂用量的确定 8.4.3 塔径的计算 8.4.4 吸收塔有效高度的计算 一、传质单元数法 1. 基本计算公式 填料塔为连续接触式设备，随着吸收的进行，沿填料层高度气液两相的组成均不断变化，塔内各截面上的吸收速率并不相同。为解决填料层高度的计算问题，需要对微元填料层进行物料衡算。 微元填料层的物料衡算 在微元填料层内对组分A作物料衡算： 填料总比 表面积 填料润湿比表面积aW 填料有效比表面积a 一、传质单元数法 填料有效比表面积 m2/m3 吸收塔截面积 m2 由吸收速率方程式 代入可得 一、传质单元数法 整理可得 在全塔范围内积分 一、传质单元数法 填料层高度基 本计算公式 2. 传质单元高度与传质单元数 比较：换热器的换热管长度基本计算公式 一、传质单元数法 传热单 元长度 传热单 元数 传热单 元长度 传热单 元数 一、传质单元数法 分析 令 气相总传质 单元高度 气相总传 质单元数 令 液相总传质 单元高度 液相总传 质单元数 一、传质单元数法 填料的有效比表面积 a 很难确定，通常将 KY a 及KX a 作为一体 kmol/(m3·s) KX a ? 液相总体积吸收系数 KY a ? 气相总体积吸收系数 HOG 的物理意义 KY NA HOG HOG 是反映吸收速率大小因数，HOG 越小，吸收速率越大。 一、传质单元数法 NOG 是反映吸收分离难易程度的因数，NOG 越大，吸收分离的难度越大。 Z NOG HOG 一定 ～ 吸收分离的难度 ～ 一、传质单元数法 NOG 的物理意义 3. 传质单元数的求法 (1) 解析法 ① 脱吸因数法 设平衡关系为 由操作线方程，可得 一、传质单元数法 直线 关系 一、传质单元数法 由 代入得 令 脱吸因数为平衡线斜率 与操作线斜率的比值 。 一、传质单元数法 脱吸因数 则 积分并化简，可得 适用条件 一、传质单元数法 同理，可导出 吸收因数 吸收因数为操作线斜率 与平衡线斜率的比值 。 平衡关系为直线 NOG～ 关系曲线图 计算填料层高度 计算尾气浓度 计算吸收剂用量 ② 对数平均推动力法 由于 所以 一、传质单元数法 可导出 令 则 一、传质单元数法 对数平均推动力 同理，可导出 其中 一、传质单元数法 适用条件 平衡关系为直线 若 一、传质单元数法 或 则 或 可用算术平均值代替对数平均值 (2) 数值积分法 辛普森(Simpson)数值积分法 一、传质单元数法 适用条件 平衡关系为曲线 二、等板高度法 1. 基本计算式 等板高度法是依据理论级的概念来计算填料层高度，故又称为理论级模型法。 设填料层由N级组成，在每一级上气液两相密切接触，溶质组分由气相向液相转移。若离开某一级时，气液两相的组成达到平衡，则称该级为一个理论级。