[理学]化工原理 第五章 吸热.ppt

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[理学]化工原理 第五章 吸热

思考题:若并流吸收,操作线方程和操作线如何? 例:空气与氨的混合气体,总压为101.33kPa,其中氨的分压为1333Pa,用20℃的水吸收混合气中的氨,要求氨的回收率为99%,每小时的处理量为1000kg空气。物系的平衡关系列于本例附表中,若吸收剂用量取最小用量的2倍,试求每小时送入塔内的水量。 溶液浓度(gNH3/100gH2O) 2 2.5 分压Pa 1600 2000 P216 例5-7 * —气相传质单元高度,m —气相传质单元数 —液相传质单元高度,m —液相传质单元数 于是可写出用膜吸收传质系数及其相应推动力表示时的填料层高度计算式: 传质单元高度的物理意义: 即:在高度等于传质单元高度的填料层内,吸收的平均推动力与气相组成的变化相等。 * 传质单元高度的意义: 完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度,反映了吸收设备效能的高低。 传质单元高度影响因素: 填料性能、流动状况 传质单元高度变化范围:0.2~1.5m。 体积总传质系数与传质单元高度的关系: 传质单元高度的大小取决于过程条件。 吸收过程的传质阻力越大,填料层的有效比面积越小,每个传质单元所相当的填料层高度越大。 传质单元数反映吸收过程的难度 。 任务所要求的气体浓度变化越大,过程的平均推动力越小,则意味着过程难度越大,此时所需的传质单元数越大。 * 1)平衡线为直线时 a)吸收因数法 平衡关系用直线 表示时, 平衡线为直线时 对数平均推动力法 吸收因数法 平衡线为曲线时 图解积分法 近似梯级法 3、传质单元数的求法 * 令 将 代入 * ——脱吸因数。平衡线斜率和操作线斜率的比值 无因次。S愈大,脱吸愈易进行。 * 由上图可以看出: 当 S 一定时,(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*) 越大,NOG 越大; 当(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)一定时,S 越大,NOG 越大。 * 讨论: m、Y1、X2、S一定时: 注意:图的适用范围为 20及A 1。 (1) 的意义:反映了A吸收率的高低。 (2) 参数S的意义:反映了吸收过程推动力的大小, 其值为平衡线斜率与吸收操作线斜率的比值。 * (3) 对于一固定的吸收塔来说,当NOG已确定时,S值越小, 愈大,愈能提高吸收的程度。 减小S 增大液气比 吸收剂用量增大,能耗 加大,吸收液浓度降低 适宜的S值: (5) (4) (2)对数平均推动力法 吸收的操作线为直线,当平衡线也为直线时 当 塔顶与塔底两截面上吸收推动力的对数平均,称为对数平均推动力。 * 注意: 1)平均推动力法适用于平衡线为直线,逆流、并流吸收皆可。 2)平衡线与操作线平行时, 3)当 、 时,对数平均推动力可 用算术平均推动力 。 分别为总阻力、气膜阻力和液膜阻力 即总阻力=气膜阻力+液膜阻力 ——气膜控制 2.以(c*-c)表示总推动力的吸收速率方程式 ——液膜控制 * H 较大,易溶气体 气膜控制的特点: . pAG I pAi cA cAi 液膜控制的特点: H较小,难溶气体 3.以(Y-Y*)表示总推动力的吸收速率方程式 4.以(x*-x)表示总推动力的吸收速率方程式 * 小结 : 吸收速率方程 与膜系数相对应的传质速率式 与总系数对应的传质速率式 用一相主体与界面的浓度差表示推动力 用一相主体的浓度与其平衡浓度之差表示推动力 传质速率=传质推动力/传质阻力=传质系数*传质推动力 * 注意: 吸收传质系数的单位; 吸收系数与吸收推动力的正确搭配 ; 阻力的表达形式与推动力的表达形式的对应; 吸收速率方程的适用条件 ; 各种吸收系数间的关系 ; 气膜控制与液膜控制的条件 。 第四节 吸收塔的计算 板式塔 类型 填料塔 逆流 操作 并流 吸收塔的工艺计算:确定吸收剂用量;塔径和填料层高度。 计算依据:物料衡算; 相平衡; 吸收速率方程。 一、 物料衡算与操作线方程 物料衡算 以逆流吸收为例:对单位时间内进出吸收塔的A物质作物料衡算,可得: 吸收塔的操作线方程式与操作线 * (3)操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关,与系统的平衡关系、塔型及操作条件T、p无关。 (2)操作线通过塔顶

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