化工原理下2-4吸收计算

X2X1Y1Y2Y*=mX逆流吸收的操作线)(22XVLYXVLY)(11XVLYXVLY回顾：吸收塔全塔物料衡算与操作线方程2,YV1,XL2,XL1,YV)()(2121XXLYYV2.3.2吸收剂用量对于吸收塔的设计，生产任务一定，已知平衡关系，已知V，Y1，Y2，求塔径D和塔高H。要确定操作关系才能计算。X2由脱吸程度决定（新鲜吸收剂的X2为0），当X2也确定了，操作线还是不能确定。还需确定吸收剂的用量。3吸收塔的最小液气比2X2Y1YT1XBB1X*B*1XVL)(VLmin)(VLY*=f(X)2121*121min2XmYYYXXYYVL1.最小液气比：X2Y1Y2Y*=mXX1*1X最小液气比对应的设备费为无穷大。VXXYYL2*121min12Amin1()mYYLmVY最小溶剂用量纯溶剂吸收注意：平衡线上凸时，应利用切点坐标求取最小液气比。XMX1X2Y1Y2MYM22minXXYYVLMM62、适宜的液气比处理量V一定L～L/V～操作费用～设备费用填料层高度～动力消耗根据生产实践经验，取LVLV1120.~.minLL1120.~.min推动力适宜液气比适宜溶剂用量72.3.3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，即s4πVDu吸收塔直径计算式2sπ4DuV①计算塔径时，一般应以塔底的气量为依据。②计算塔径时，Vs采用操作状态下的数据。④计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速u。③塔径的圆整问题。注意事项82.3.4填料层高度的计算（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对微元作物料衡算，单位时间内传质的量为:VdY=LdX(Kmol/s)微元内，认为NA(Kmol.m-2.s-1)不变（沿塔高，浓度变化，NA变化），由传质速率计算单位时间内微元传质的量为:NAdA=NA(aΩdZ)L,X2L,X1V,Y2V,Y1YY+dYXX+dXdZ截面积Ω其中NA＝KY(Y-Y*)＝KX(X*-X)VdY=KY（Y-Y*）(aΩdZ)LdX=KX（X*-X）(aΩdZ)*YKadYdZVYY12*0YZYYKadYdZVYY12*YYYVdYZKaYY12*XXXLdXZKaXX同理：L,X2L,X1V,Y2V,Y1YY+dYXX+dXdZ截面积ΩVdY=LdX=dGdG=NAdA12*YYYVdYZKaYY12*XXXLdXZKaXXa有效比表面：•被流动的液体膜层覆盖的填料表面。•与填料形状、尺寸填充情况有关；流体流动情况有关•难测定KYa气相总体积吸收系数(Kmol.m-3.s-1)Kxa液相总体积吸收系数2、传质单元高度与传质单元数12*YYYYVYZKYdaGYOVHKa令＝，12OG*NYYdYYY令＝——气相总传质单元数[m]OGOGZHN＝——气相总传质单元高度[无因次]2232(kmol/s)m(kmol/ms)(m/m)(m)YVKaΩ12*XXXXXLdXZKaLXOLHKa令＝，——液相总传质单元高度12*OXLXXXNXd令＝——液相总传质单元数OLOLZHN＝填料高度＝传质单元高度×传质单元数14OG1YHKaKYNAHOGHOG是反映吸收速率大小因数，HOG越小，吸收速率越大。A(*)YNKYY（1）HOG的物理意义12d*YYYVYZKaYY15NOG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。OGOGZHNZNOGHOG一定～吸收分离的难度～（2）NOG的物理意义12d*YYYVYZKaYY（3）传质单元高度的影响因素YOGVHKa＝与V/Ω、KYa（反映传质阻力、填料性能、润湿情况等）有关对每种填料而言，传质单元高度变化不大，查有关资料或经验公式计算（4）传质单元数的影响因素12*OGNYYYYdY＝反应吸收过程的难易程度：•任务所要求的气体浓度变化（Y1-Y2）•过程的推动力（Y-Y*)173.传质单元数的求法1）脱吸因数法12d*YYYVYZKaYY12d*YOGYYNYY12OG*NYYdYYY＝*YmXb22X()VXYYL逆流，操作关系：12OGN()YYmdYYXb＝条件：平衡线为直线12OG22N[()]YYVmYXbLYYYd＝12OG22N(1]))[(YYmVYmXdmVLYbLY＝S,VmL平衡线斜率操令解吸因数，与作线斜率之比12OG22S(1)])N([YYYYYdSmXb＝*12O22G*Nln[(1S)S]SYYYY1＝1-19同理，可导出*12OL*111ln11YYNAAAYYmVLA吸收因数吸收因数为操作线斜率与平衡线斜率的比值20NOG～*22*21YYYY关系曲线图OGN2YS计算填料层高度计算尾气浓度计算吸收剂用量Y1Y2X2X1BTY2*Y1*2）对数平均推动力式条件：平衡线为直线Y=mXb1212YYLXX操作线：Ｇ直线传质推动力（Ｙ－Ｙ＊）沿塔变化呈线性变化，仿传热平均温差计算公式：**1122*11*22()()()ln()YYYYYYYYYｍ对数平均推动力：12OGmYYNY12Y*YdY＝＝Y-Y同理：对数平均推动力确定NOL12XXXm**11221*11*22(XX)(XX)X(XX)ln(XX)对数平均推动力：120.52YY时，算术平均代替对数平均12*OLNXXdXXX3）图解梯级法传质单元高度物理意义（宏观）OGOGZHN＝设填料高度恰等于一个传质单元高度OGZH＝12OG*N1YYdYYY即＝*YY（过程推动力）*YYm平均推动力（）代入12OG*N)1(YYmYYdY则：＝12**12OGYY1N()()1YmYmdYYYYY即：＝＝*12()YYmYY即：＝*12()YYmYY即：＝若通过一段填料高度前后浓度变化（Y1-Y2）恰好等于此段填料内的总推动力的平均值(Y-Y*)m，则为一个传质单元。Y2Y1HOGY2Y1X2X2(Y-Y*)m条件：原理：平衡线为直线，或弯曲程度不大传质单元的概念,即：(Y1-Y2)=(Y-Y*)mY2Y1HOGY2Y1X2X2(Y-Y*)m作图求NOG：AH’Y1Y2X2X1TT’B’BNMFF’HA’作推动力（Y-Y*）的中线NM过T作水平线，使TF＝FF’过F’作垂直线，交操作线为A每作一个梯级TF’A，代表为一个气相总传质单元26思考题作业题:9、111.传质单元高度和传质单元数有何物理意义？2.气相总体积吸收系数与气相总吸收系数有何不同之处？3.脱吸因数和吸收因数有何物理意义？