《化工分离工程》课程教学课件（PPT讲稿）吸收4/5

第二章气体吸收2.4低组成气体吸收的计算2. 4. 1物料衡算与操作线方程2. 4. 2吸收剂用量的确定塔径的计算2. 4. 3吸收塔有效高度的计算2. 4. 4

2.4 低组成气体吸收的计算 2.4.1 物料衡算与操作线方程 第二章 气体吸收 2.4.2 吸收剂用量的确定 2.4.3 塔径的计算 2.4.4 吸收塔有效高度的计算

一、传质单元数法V,Y2L, X21．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X+dX塔内各截面上的吸收速1.率并不相同。为解决填料层高度的计算问题V.Y. L,X,需要对微元填料层进行物料衡算微元填料层的物料衡算

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

一、传质单元数法在微元填料层内对组分A作物料衡算：dG = V(Y +dY)-VY = VdY = LdXdG = N^dA= N(aQdZ)吸收塔截面积填料有效比表面m?积填料总比填料有效比填料润湿比表面积a表面积a表面积aw

在微元填料层内对组分A作物料衡算： dGA =V(Y + dY) −VY =VdY = LdX dG N dA N (a dZ) A = A = A  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 < at 一、传质单元数法 填料有效比表面 积 m2 /m3 吸收塔截面积 m2 <

一、传质单元数法由吸收速率方程式NA =Ky(Y-Y*)= Kx(X*-X)代入可得dG = Ky (Y -Y *a2dZ)= VdYdGA = Kx (X *-X)(a2dZ)= LdX

由吸收速率方程式 N K (Y Y ) K (X X ) A = Y − * = X *− 代入可得 dGA = KY (Y −Y *)(adZ) =VdY dGA = KX (X *−X )(adZ) = LdX 一、传质单元数法

一、传质单元数法整理可得dYdXKyaQKxaQdzdzVY-Y*LX*-X在全塔范围内积分dy填料层高度基KyaQJy, Y-Y本计算公式LdxCXKxaQ Jx, X*-X

整理可得 dZ V K a Y Y dY Y  = − * dZ L K a X X dX X  = *− 在全塔范围内积分   − = 1 2 * Y Y Y Y Y dY K a V Z   − = 1 2 * X X X X X dX K a L Z 一、传质单元数法 填料层高度基 本计算公式

一、传质单元数法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WcWhCphdTDcTL=JT2 T-t1T-tn元dKnπdKL= Hh(NTU)hL=H.(NTU)传热单传热单传热单传热单元数元长度元长度元数

2. 传质单元高度与传质单元数  − = 2 1 t t c pc T t dt n dK W c L   − = 1 2 h ph T T T t dT n dK W c L  比较：换热器的换热管长度基本计算公式 L Hc NTU c = ( ) L Hh NTU h = ( ) 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V(kmol/s)=[m]KyaQ(kmol/m ^s)(m2 /m3 )(m 2)V气相总传质HoGKyaQ单元高度Z=HoGNoGdY气相总传NoG质单元数*Y-YY

一、传质单元数法 分析 令  = K a V H Y OG 气相总传质 单元高度 气相总传 质单元数 Z HOG NOG =  − = 1 2 * Y Y OG Y Y dY N m (kmol/m s)(m /m )(m ) (kmol/s) 2 2 3 2 =          =      K a V Y

一、传质单元数法L液相总传质HoLKxaQ单元高度Z= HoLNoLdX液相总传OI质单元数X*-XV填料的有效比表面积α很难确定，通常将Kya及Kxa作为一体Kyα一气相总体积吸收系数kmol/(m3 s)Kxa一液相总体积吸收系数

令  = K a L H X OL  − = 1 2 * X X OL X X dX N 液相总传质 单元高度 液相总传 质单元数 Z = HOLNOL 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 a 作为一体 kmol/(m3·s) KX a ⎯ 液相总体积吸收系数 KY a ⎯ 气相总体积吸收系数

一、传质单元数法的物理意义HogHoGNA =Ky(Y-Y*)KyaHoGKrl 3NATHoG是反映吸收速率大小因数，HoG越小，吸收速率越大

HOG 的物理意义 K a H Y OG 1  KY NA HOG HOG 是反映吸收速率大小因数，HOG 越小，吸 收速率越大。 N K (Y Y*) A = Y − 一、传质单元数法

一、传质单元数法的物理意义NoGZ = HoGNoGHoG一定I～z～NoG吸收分离的难度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

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。 Z = HOGNOG NOG Z HOG 一定 ～ ～ 吸收分离的难度 一、传质单元数法 NOG 的物理意义