化工原理精品课程11-12学时下剖析.ppt

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 * * 8.1 吸收过程概述 8.2 吸收过程的相平衡关系 8.3 吸收过程的速率关系 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 一、全塔物料衡算 在工业中，吸收操作多采用塔式设备，既可采用气液两相在塔内逐级接触的板式塔，也可采用气液两相在塔内连续接触的填料塔。工业中以采用填料塔为主，故本节对于吸收过程计算的讨论结合填料塔进行。 逆流吸收塔的物料衡算 原料气：A＋B 吸收剂：S 尾气：B(含微量A) 溶液：S+A qn,V (kmolB/s) Y1 (kmolA/kmolB) qn,L (kmolS/s) X2 (kmolA/kmolS) qn,L(kmolS/s) X1(kmolA/kmolS) m n Y X qn,V (kmolB/s) Y2 (kmolA/kmolB) 填 料 塔 在吸收塔的两端面间，对溶质A作物料衡算 溶质A的吸收率 气体出塔时的组成Y2 一、全塔物料衡算 二、操作线方程与操作线 吸收塔内任一横截面上，气液组成Y与X之间的关系称为操作关系，描述该关系的方程即为操作线方程。 在 m-n 截面与塔底端面之间对组分 A 进行衡算，可得 逆流吸收塔 操作线方程 同理，在 m-n 截面与塔顶端面之间作组分 A 的衡算，得 操作线方 程为直线 斜率 B (X1，Y1) T (X2，Y2) 二、操作线方程与操作线 逆流吸收塔 操作线方程 过点 塔底 塔顶 逆流吸收塔中的操作线 Y*=f(X) 操作线 推动力 斜率 （液气比） 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 一、最小液气比 在吸收塔的计算中，通常气体处理量是已知的，而吸收剂的用量需通过工艺计算来确定。在气量一定的情况下，确定吸收剂的用量也即确定液气比 。 液气比 的确定方法是，先求出吸收过程的最小液气比 ，然后再根据工程经验，确定适宜（操作）液气比。 吸收塔的最小液气比 Y*=f(X） 最小液气比可用图解法求得 ： 一、最小液气比 最小液气比 最小溶剂用量 纯溶剂吸收 吸收塔的最小液气比 （非正常曲线） Y*=mX 二、适宜的液气比 ～ ～ 操作费用 ～ 设备费用 填料层高度 ～ 根据生产实践经验，取 推动力 适宜液气比 适宜溶剂用量 处理量 一定 动力消耗 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