化工原理下吸收计算(1)

1、.1X2X1Y1Y2Y*=mX 逆流吸收的操作线逆流吸收的操作线)(22XVLYXVLY)(11XVLYXVLY回顾：吸收塔全塔物料衡算与操作线方程回顾：吸收塔全塔物料衡算与操作线方程2,YV1,XL2,XL1,YV)()(2121XXLYYV.22.3.2 吸收剂用量吸收剂用量 对于吸收塔的设计，生产任务一定，已知平对于吸收塔的设计，生产任务一定，已知平衡关系，已知衡关系，已知V V，Y Y1 1，Y Y2 2，求塔径，求塔径D D和塔高和塔高H H。要确定操作关系才能计算。要确定操作关系才能计算。X X2 2由脱吸程度决定（新鲜吸收剂的由脱吸程度决定（新鲜吸收剂的X X2 2为为0 0），

2、），当当X X2 2也确定了，操作线还是不能确定。也确定了，操作线还是不能确定。 还需确定吸收剂的用量还需确定吸收剂的用量。.3吸收塔的最小液气比2X2Y1YT1XBB1X*B*1XVL)(VLmin)(VLY*=f(X).42121*121min2XmYYYXXYYVL1.最小液气比：最小液气比：X2Y1Y2Y*=mXX1*1X最小液气比对应的最小液气比对应的设备费为无穷大。设备费为无穷大。VXXYYL2*121min12Amin1()m YYLmVY最小溶剂用量纯溶剂吸收.5注意：平衡线上凸时，应利用切点坐标求取最小注意：平衡线上凸时，应利用切点坐标求取最小液气比。液气比。XMX1X2Y1

3、Y2MYM22minXXYYVLMM.62、适宜的液气比处理量V 一定LL/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 LVLV1120. .minLL 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 s4VDu吸收塔直径计算式2s4D uV计算塔径时，一般应以塔底的气量为依据。 计算塔径时，Vs采用操作状态下的数据。 计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速u。 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

4、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.9对微元对微元作物料衡算作物料衡算，单位时间内传质的量为，单位时间内传质的量为:VdY=LdX (Kmol/s)微元内，认为微元内，认为NA(Kmol.m-2.s-1)不变（沿塔高，浓度变化，不变（沿塔高，浓度变化，NA变化），由变化），由传质速率传质速率计算单位计算单位时间内微元传质的量为时间内微元传质的量为:NA dA = NA(adZ)L,X2L,X1V,Y2V,Y1YY+dYXX+dXdZ截截面面积积其中其中 NAK

5、Y(Y-Y*)KX(X*-X)Ad(d )ddGV YYVYV YL X.10VdY= KY（Y-Y*） (adZ)LdX= KX（ X*- X ） (adZ)*YK adYdZVYY12*0YZYYK adYdZVYY12*YYYVdYZK aYY12*XXXLdXZK aXX同理：L,X2L,X1V,Y2V,Y1YY+dYXX+dXdZ截截面面积积VdY=LdX=dGdG=NA dA.1112*YYYVdYZK aYY12*XXXLdXZK aXXa a 有效比表面：有效比表面： 被流动的液体膜层覆盖的填料表面。被流动的液体膜层覆盖的填料表面。 与与填料填料形状、尺寸填充情况有关；形状、尺

6、寸填充情况有关；流体流体流流动情况有关动情况有关 难测定难测定KYa 气相气相 总总体积体积吸收系数吸收系数(Kmol.m-3.s-1)Kxa 液相液相 总总体积体积吸收系数吸收系数.122、传质单元高度与传质单元数、传质单元高度与传质单元数12*YYYYVYZKYdaGYOVHK a令，12OG*NYYdYYY令气相气相总总传质单元数传质单元数mOGOGZHN 气相气相总总传质单元高度传质单元高度无因次无因次2232(kmol / s)m(kmol / m s)(m / m )(m )YVK a.1312*XXXXXLdXZK aLXOLHK a令，液相液相总总传质单元高度传质单元高度12*

7、OXLXXXNXd令液相液相总总传质单元数传质单元数OLOLZHN填料高度传质单元高度填料高度传质单元高度传质单元数传质单元数.14OG1YHK aKYNAHOG HOG 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*YYYVYZK aYY.15 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。OGOGZHNZNOGHOG 一定吸收分离的难度（2）NOG的物理意义12d*YYYVYZK aYY.16（3）传质单元）传质单元高度高度的影响因素的影响因素YOGVHK a与与 V/ 、KYa（反映传质阻力、填料性能、润（反

8、映传质阻力、填料性能、润湿情况等）有关湿情况等）有关对每种填料而言，传质单元高度变化不大，对每种填料而言，传质单元高度变化不大，查有查有关资料或经验公式计算关资料或经验公式计算（4）传质单元）传质单元数数的影响因素的影响因素12*OGNYYYYdY反应吸收过程的难易程度：反应吸收过程的难易程度： 任务所要求的气体浓度变化（任务所要求的气体浓度变化（Y1-Y2） 过程的推动力过程的推动力（Y-Y*).173. . 传质单元数的求法1）脱吸因数法 12d*YYYVYZK aYY12d*YOGYYNYY12OG*NYYdYYY*YmXb22X()VXYYL逆流，操作关系：12OGN()YYmdYYX

9、b条件：平衡线为直线条件：平衡线为直线.1812OG22N()YYVmYXbLYYYd12OG22N(1 )(YYmVYmXdmVLYbLYS,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)SSYYYY11-.19 同理，可导出*12OL*111ln11YYNAAAYYmVLA 吸收因数吸收因数为操作线斜率与平衡线斜率的比值.20 NOG *22*21YYYY关系曲线图O GN2YS计算填料层高度计算尾气浓度计算吸收剂用量.21Y1Y2X2X1BTY2*Y1*2）对数平均推动力式）对数平均推动力式条件：平衡线为直线条件

10、：平衡线为直线Y=mXb1212YYLXX操作线：直线直线传质推动力（传质推动力（）沿塔变化呈线性变化，仿传）沿塔变化呈线性变化，仿传热平均温差计算公式：热平均温差计算公式：*1122*11*22()()()ln()YYYYYYYYY对数平均推动力：.2212OGmYYNY12Y*YdYY-Y同理：对数平均推动力确定同理：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.233） 图解梯级法图解梯级法传质单元高度物理意义（宏观）传质单元高度物理意义（宏观）O

11、GOGZHN设填料高度恰等于一个传质单元高度设填料高度恰等于一个传质单元高度OGZH12OG*N1YYdYYY即 *YY（过程推动力）*YYm平均推动力（）代入12OG*N)1(YYmYYdY则：12*12OGYY1N()()1YmYmdYYYYY即：*12()YYmYY即：.24*12()YYmYY即： 若通过一段若通过一段填料高度填料高度前后浓度变化（前后浓度变化（Y1-Y2）恰好）恰好等于此段填料内的总推动力的平均值等于此段填料内的总推动力的平均值(Y-Y*)m ，则为，则为一个传质单元。一个传质单元。Y2Y1HOGY2Y1X2X2(Y-Y* )m.25条件：条件：原理：原理：平衡线为直线，或弯曲程度不大平衡线为直线，或弯曲程度不大传质单元的概念传质单元的概念,即：即：(Y1-Y2)=(Y-Y*)mY2Y1HOGY2Y1X2X2(Y-Y* )m作图求作图求NOG：AHY1Y2X2X1TTBBNMFFHA作推动力（作推动力（Y-Y*）的中线）的中线NM过过T作水平线，使作水平线，使TFFF过