第六章 吸收讲解.ppt

6.4.3 填料层高度的计算 1. 填料层高度的基本计算式 式中a为单位体积填料层内气液两相有效传质面积，它不仅是设备大小和填料特性的函数，而且还受流体物性和流动状况的影响直接测定比较困难。因此常把a与传质系数的乘积视为一体，称为体积传质系数。它们的单位都是kmol/(m3s)。 将式(4-48)中各项从塔顶到塔底进行积分，得 这就是低浓度气体稳定吸收塔计算填料层高度的基本公式。 6.4.3 填料层高度的计算 2. 传质高度与传质单元数 为了方便起见，将上式改写为用传质单元高度(height of transfer unit)和传质单元数(mumber of transfer unit)之乘积的表达。即 6.4.3 填料层高度的计算 2. 传质高度与传质单元数 即可将这些填料高度计算式写成下列通用表达式： 填料层高度=传质单元高度×传质单元数 下面作几点说明： (1) 传质单元数 以NOG为例，根据积分中值定理，有 6.4.3 填料层高度的计算 2. 传质高度与传质单元数 下面作几点说明： (2) 传质单元高度 以HOG为例，它是传质单元数NOG=1时的高度从式(6-53)可知， HOG与体积传质系数KYa成反比，可以把HOG视为传质阻力。 HOG小，则表示传质阻力小，所需填料层高度就可以小。为了降低，应设法减小传质阻力。 (3) 各种传质单元高度之间的关系 当气液平衡的斜率为m时，利用式(6-39)可推导出总传质单元高度与传质单元高度之间的关系。 6.4.3 填料层高度的计算 (3) 各种传质单元高度之间的关系 同理，由式： 式中的A为吸收因素(absorption faction)，量纲为一。它是操作线斜率L/V与平衡线斜率之比，其比值较大时，对吸收有利，故称为吸收因素。 6.4.3 填料层高度的计算 3. 传质单元数计算 (1) 对数平均推动力法 由塔底浓端推动力△Y1=(Y1-Y1*)与塔顶推动力△Y2=(Y2-Y2*)求出全塔的平均推动力。 X2 X1 X*1 X*2 Y*1 Y2 Y1 Y*2 当气液平衡关系服从亨利定律时，可用 Y* =mX(或Y* =mX+b)来描述，即平衡线为直线。因为操作线与平衡线均为直线，任意截面上的推动力△Y=(Y-Y*)与Y也一定成直线关系。 X2 X1 X*1 X*2 Y*1 Y2 Y1 Y*2 6.4.3 填料层高度的计算 3. 传质单元数计算 (1) 对数平均推动力法 同理，可导得液相传质单元数为： X2 X1 X*1 X*2 Y*1 Y2 Y1 Y*2 6.4.3 填料层高度的计算 3. 传质单元数计算 (2) 吸收因素法 当气液平衡关系服从亨利定律，即可用 Y* =mX(或Y* =mX+b)来描述时。可用吸收因素法求出传质单元数。 在塔内任一截面与塔顶稀端之间作物料衡算，得： X2 X1 X*1 X*2 Y*1 Y2 Y1 Y*2 6.4.3 填料层高度的计算 3. 传质单元数计算 (2) 吸收因素法 下面对该式作如下几点说明： ① 式中 S=(mV/L)----脱吸收因素。为了便于计算，以S为参变量，标绘出NOG与(Y1-Y2*)/ (Y1-Y2*)的关系图。 ② 由图可知，对一定的(Y1-Y2*)/ (Y1-Y2*)值，当吸收剂用量增L大，即S减小，NOG就减小，因而填料层高度Z可降低。 ③ 当L一定，即S一定时，增高气相入口组成Y1，或降低出口组成Y2，即(Y1-Y2*)/ (Y1-Y2*)增大值，则NOG增大，填料层需增高。 6.4.3 填料层高度的计算 3. 传质单元数计算 例 空气和氨气的混合气体，在直径为0.8m的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为1390kg/h，混合气体中氨的分压为1.33kPa。经过吸收后氨的吸收率为99.5%，操作温度为20℃，压力为101.325kPa，其平衡关系为Y*=0.75X。若吸收剂用量为52kmol/h。已知氨的气相体积吸收总系数KYa=314kmol/(m3h).试求所需填料层高度Z。 6.4.3 填料层高度的计算 3. 传质单元数计算 (3) 图解积分法与数值积分法 如图a，在Y1与Y2之间的操作线上选取若干点，每一点代表塔内某截面上气液两相组成。分别从每一点作垂线，与平衡线相交， 求出各点的传质推动力(Y-Y*)和1/ (Y-Y*) 。作1/(Y-Y*)对Y的曲线，如图b，曲线下面的面积即为NOG的值。 图解积分法较繁，且不易准确，因此可用采用数值积分法计算，