吸收因数法.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Department of Chemical Engineering CTGU,Lai,Qingke,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Department of Chemical Engineering CTGU,Lai,Qingke,Department of Chemical Engineering CTGU,Lai,Qingke,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Department of Chemical Engineering CTGU,Lai,Qingke,（二）、吸收因数法,主要是积分项的求取,原理,:,y*y,直线函数,令：,脱吸因数,几何意义,：,操作线斜率,L/G,与平衡线斜率,m,之比（无因次）,吸收因数,常写成,图,9-13,A,S,N,OG,，,A,S,吸收程度,推动力,。,图,9-13,半对数坐标,纵坐标,横坐标,表示吸收的要求和程度,从图可以看出：,(,y,b,-y,a,*,)/(,y,a,-y,a,*,),N,OG,，吸收率（浓度变化）。,N,OG,A,越大越好？,A,L/G,L,能耗,，,x,b,设计和操作时选择适宜的,A,值,同理：,计算,h,o,两种方法（对数平均推动力法和吸收因数法）的优缺点：,对数平均推动力法,吸收因数法,相平衡线,为直线（不一定过原点）,过原点的直线,优点,简明,只需要有三个组成知道,缺点,进出塔的四个组成均要知道,准确性不高,补例,在常压填料吸收塔中，以清水吸收焦炉煤气中的氨气。标准状态下，焦炉气中氨的浓度为,10g/m,3,，流率为,5000m,3,/h,，要求同吸收率不低于,99%,。若吸收剂用量为最小用量的,1.5,倍，混和气体进塔温度为,30,，空塔速度为,1.1m/s,。操作条件下平衡关系为,Y,*,=1.2X,。气相体积吸收总系数,K,Y,a,=200kmol/(m,3,h),。试分别用对数平均推动力法及解析法求总传质单元数及填料层高度。,解：,1.,N,OG,（,1,）对数平均推动力法,由全塔物料衡算可知,或,得,所以,则,两者计算结果接近,2.,填料层高度,h,o,（,2,）解析法,查图得：,二、平衡线不为直线,平衡关系不满足亨利定律,ymx,（一）、图解积分法,y,y,b,y,a,0,A,B,x,b,x,a,操作线,x,E,y-y,*,0,y,b,y,a,y,N,OG,A,B,（一）图解积分法,气膜控制为例,此法适用于气、液膜控制,中等溶解度,推动力（,x,i,-x,）、（,y-y,i,）,（二）近似梯级法（图解法）,近似法，但误差不大,原理：近似将一段不长的平衡曲线作为直线，并以此线两端推动力的算术平均值代替对数平均值。,O,E,A,B,y,x,x,b,x,a,y,b,y,a,M,M,M,1,D,F,F,M,2,J,M,3,G,H,H,图解步骤：,(1),作出,OE,与操作线,AB,(2),作,MM,线，等分,AB,与,OE,的,垂直,距离,(3),自,A,点起作,C,C,(4),DF=CC,梯级,ADF,为一个传质单元,表明在该梯级之中的组成变化与其平均推动力正好相等,(5),数出梯级得到,N,OG,，不满一个按比例求个数,同样，可作等分,AB,与,OE,的,水平,距离的,MM,线,求,N,OL,9-7,传质单元,上面近似梯级法中：,一个梯级,DF=CC,y,k,-y,k-1,=(,y-y,*,),m,k,这样一个填料段称为气相总推动力而言的传质单元，称,气相总传质单元,。,物理意义,气相总传质单元数,N,OG,若：分离要求愈高（组成变化愈大）或推动力愈小,N,OG,任一第,k,个气相总传质单元有：,一个气相总传质单元的填料层高度,H,OG,为：,对低浓度气体，各个传质单元的这一高度都相等，称,H,OG,为,气相总,传质单元高度,，,HTU,。,反映传质阻力的大小，填料的优劣及润湿情况的好坏。,若吸收过程的传质阻力,，填料层的有效比表面,，,每个传质单元,相当的填料层高度,传质单元数,传质单元高度,填料层高度,传质单元高度的关系：,满足亨利定律得条件下：,同理,由于,关于,HTU,的讨论,其大小主要取决于物系、填料几何特性和操作条件。,HTU,传质效果愈佳,计算,h,o,用,HTU,优于用,k,：,、,HTU,单位简单，与,h,o,相同,、,HTU,数值变化范围较窄，,0.21.5m,注意：,几种传质单元高度间的关系式有其前提，即操作线和,平衡线均作为直线；反之，其不为直线,A,、,S,沿塔高变化。,9-8,吸收塔的操作型问题,何谓操作型问题？,均是已知,h,o,或其他尺寸，条件改变后，,其他参数的变化情况。,第一类命题：,第二类命题：,已知,h,o,和,G,、,L,、,y,b,、,x,a,、,K,y,a,（或,H,OG,）,求：,y,a,、,x,b,已知,h,o,和,G,、,y,b,、,x,a,、,K,y,a,（或,H,OG,）、,求：,L,（或,p,、,t,）、出口浓度等参数,操作型问题求解方法：,联立,相平衡关系,、,物料衡算式,、,传质速率,方程,或,填料层高度计算式,，获得解决。,1,、一般情况下，方程的非线性，求解时必须试差或迭代。,2,、近似把方程当作线性，用对数平均推动力法：,对于第一类命题：数学处理将吸收过程基本方程式线性化，,消元法求出气液出口浓度。,对于第二类命题：无法将吸收过程基本方程式线性化，试差,法不可避免。,补例,气体处理量的变化对吸收操作的影响,某吸收塔在,101.3kN/m,2,、,293K,下用清水逆流吸收丙酮,空气混合,物中的丙酮，当操作液气比为,2.1,时，丙酮回收率可达,95%,。已知物系,在低浓度下的平衡关系为,y=1.8x,，吸收过程大致为气膜控制，总传质系,数,K,y,a,与气体流率的,0.8,次成正比。今气体流率增加,20%,，而液量及气液,进口浓度不变，试求：,（,1,）丙酮的回收率有何变化？,（,2,）单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？,（,3,）吸收塔的平均推动力有何变化？,解,：,原工况：,由回收率定义可求出出口浓度,由物料横算式可计算液体出口浓度,吸收塔的平均推动力：,传质单元数,新工况,：,传质单元高度,传质单元数,由物料横算式,L/G=2.1,，,G,/G=1.2,，,由吸收过程基本方程式,由,(a),、,(b),两式求得：,新工况的丙酮回收率：,在单位时间内新、旧工况所回收的丙酮量之比为,新工况下的平均推动力,本例属气膜控制，丙酮回收量的增加主要是由传质系数增大,K,y,a,而引起,的，而传质推动力的变化不大。,9-10,塔板数,一、图解法求解理论板层数,x,a,=x,0,x,b,=,x,N,y,b,=y,N+1,y,a,=y,1,y,1,y,2,y,3,y,N,x,0,x,1,x,2,x,3,x,N-1,x,N,x,0,x,1,x,2,x,N,x,N-1,y,N+1,y,N,y,1,y,2,y,3,O,理论塔板,？,两相在塔板上接触良好，传质充分，分离时两相达到,平衡,。,二、解析法求解理论板数,操作线和平衡线为直线时，反复交替应用平衡关系和操作关系，可推出：,9-11,脱吸,脱吸（或解吸）：使溶解于液相中的气体溶质释放出来的操作过程，脱吸与吸收过程方向相反。,脱吸计算特点：,1,、脱吸操作线在平衡线的下方，浓端在塔上，稀端在塔下；,2,、脱吸确定惰性气体用量，方法与吸收确定吸收剂用量相同；,3,、脱吸塔填料层高度（传质单元数）计算式与吸收塔相同。,O,E,A,B,y,y,a,*,y,a,y,b,y,b,*,x,x,a,x,a,*,x,b,x,b,*,第五节 传质系数,9-14,传质系数关联式,经验公式计算准确度较高，但适用范围较窄，见书和有关手册。,一、传质过程中常用的几个准数,1,、施伍德（,Sherwood),准数,Sh,施伍德准数包含传质系数,k,，与,Nu,形式相同,2,、施密特（,Schmidt,）准数,Sc,施密特准数是反映物性影响的准数，与传热中的,Pr,相当,3,、雷诺（,Reynolds,）准数,Re,雷诺准数反映流动状况影响,