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PrinciplesofChemicalEngineering化工原理1第5章氣體吸收2
對于低濃度氣體(通常y1<10%),計(jì)算吸收問題可采用如下簡化而不致引起顯著誤差:
(1)因被吸收的溶質(zhì)量很少,流經(jīng)全塔的氣、液相流量可視為常數(shù)。
(2)因吸收量少,由溶解熱引起的液體溫度升高不明顯,可認(rèn)為是等溫吸收。
(3)因氣液兩相在塔內(nèi)流量幾乎不變,全塔流動狀態(tài)相同,分傳質(zhì)系數(shù)kx,ky在全塔可視為常數(shù)。
5.7.1填料層高度的計(jì)算1、低濃度氣體吸收的物料衡算
因此,對于低濃度氣體吸收,可近似用混合氣體與液體流量,代替惰性氣體流量和吸收劑流量;以摩爾分?jǐn)?shù)y、x,代替摩爾比Y、X。
則全塔物料衡算方程近似為:
操作線方程近似為:
最小液氣比近似為:34
如圖,對微元填料層進(jìn)行溶質(zhì)的物料衡算,則所以設(shè)微元填料層內(nèi)的氣液接觸面積為dA,則式中a為單位體積填料的氣液接觸面積,m2/m3;
為塔的橫截面積,m2。
2、填料層高度的計(jì)算式5傳質(zhì)速率NA:溶質(zhì)A的摩爾傳質(zhì)速率,kmol/m2s。這就是穩(wěn)態(tài)吸收塔填料層高度的計(jì)算公式。積分整理可得6令——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元高度,m;
——液相總傳質(zhì)單元高度,m;
——?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元數(shù);
——液相總傳質(zhì)單元數(shù)。3.傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)7則即同理可得
填料層高度=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)8即——?dú)庀喾謧髻|(zhì)單元高度,m;
——液相分傳質(zhì)單元高度,m;
——?dú)庀喾謧髻|(zhì)單元數(shù)
——液相分傳質(zhì)單元數(shù)9其中10當(dāng)NOG=1時,根據(jù)積分有當(dāng)氣體流經(jīng)一段填料層前后的濃度變化恰等于此段填料層內(nèi)的氣相平均傳質(zhì)推動力,那么,這段填料層的高度就是一個氣相總傳質(zhì)單元高度。
因此,傳質(zhì)單元高度即一個傳質(zhì)單元的高度,而傳質(zhì)單元數(shù)即傳質(zhì)單元的數(shù)目。NOG和HOG的物理意義111、與物質(zhì)的相平衡及進(jìn)出口的濃度條件有關(guān);2、與設(shè)備的型式和氣液處理量等無關(guān);3、它反映了吸收分離的難易程度的,NOG越大,吸收分離的難度越大;4、
NOG太大說明吸收劑性能太差,或表明分離要求過高。傳質(zhì)單元數(shù)的影響因素越小越好。思考:對設(shè)計(jì)型問題,NOG越大越好,還是越小越好?思考:如何使NOG變小?可以將傳質(zhì)推動力(y-y*)變大,或?qū)⒎蛛x要求(y1-y2)降低。12傳質(zhì)單元高度的影響因素氣相總傳質(zhì)單元高度HOG與氣相總壓力的關(guān)系:液相總傳質(zhì)單元高度HOL與溶液總濃度的關(guān)系:填料的有效比表面積a
很難確定,通常將Kya
及Kxa
作為一體kmol/(m3·s);
Kxa——
液相總體積吸收系數(shù),Kya——
氣相總體積吸收系數(shù),kmol/(m3·s)。
13思考:影響傳質(zhì)單元高度HTU的因素?流動狀況、物
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