化工原理 下册 天津大学柴诚敬 11－12学时

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1、8.4低组成气体吸收的计算8.4.1物料衡算与操作线方程第八章气体吸收8.4.2吸收剂用量的确定8.4.3塔径的计算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：注意计算塔径时，一般应以塔底的气量为依据。计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速u。吸收塔直径计算式计算塔径时，采用操作状态下的数据。8.4低组成气体吸收的计算8.4.1物料衡算与操作线方程第八章气体吸收8.4.2吸收剂用量的确定8.4.3塔径的计算8.4.4吸收塔有效高度的计算一、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

2、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在微元填料层内对组分A作物料衡算：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<一、传质单元数法填料有效比表面积m2/m3吸收塔截面积m2<由吸收速率方程式代入可得一、传质单元数法整理可得在全塔范围内积分一、传质单元数法填料层高度基本计算公式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、传质单元数法分析令气相总传质

3、单元高度气相总传质单元数令液相总传质单元高度液相总传质单元数一、传质单元数法填料的有效比表面积a很难确定，通常将KYa及KXa作为一体kmol/(m3·s)KXa液相总体积吸收系数KYa气相总体积吸收系数HOG的物理意义KYNAHOGHOG是反映吸收速率大小因数，HOG越小，吸收速率越大。一、传质单元数法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。ZNOGHOG一定～吸收分离的难度～一、传质单元数法NOG的物理意义3.传质单元数的求法(1)解析法①脱吸因数法设平衡关系为由操作线方程，可得一、传质单元数法直线关系一、传质

4、单元数法由代入得令脱吸因数为平衡线斜率与操作线斜率的比值。一、传质单元数法脱吸因数则积分并化简，可得适用条件一、传质单元数法同理，可导出吸收因数吸收因数为操作线斜率与平衡线斜率的比值。平衡关系为直线NOG～关系曲线图计算填料层高度计算尾气浓度计算吸收剂用量②对数平均推动力法由于所以一、传质单元数法可导出令则一、传质单元数法对数平均推动力同理，可导出其中一、传质单元数法适用条件平衡关系为直线若一、传质单元数法或则或可用算术平均值代替对数平均值(2)数值积分法辛普森(Simpson)数值积分法一、传质单元数法适用条件平衡关系为曲线二、等板高度法1.基

5、本计算式等板高度法是依据理论级的概念来计算填料层高度，故又称为理论级模型法。设填料层由N级组成，在每一级上气液两相密切接触，溶质组分由气相向液相转移。若离开某一级时，气液两相的组成达到平衡，则称该级为一个理论级。吸收塔的理论级模型YmXm～平衡关系Ym＋1Xm～操作关系设完成指定分离任务所需理论级为NT，则所需的填料层高度可按下式计算：填料层等板高度的意义：分离效果与一个理论级的作用相当的填料层高度。二、等板高度法理论级数等板高度2.理论级数的确定(1)逐级计算法设平衡关系(a)操作关系(b)二、等板高度法由YI=Y2XIYⅡXⅡYⅢ…XNYN+

6、1Y1≤二、等板高度法(a)(b)(a)(a)(a)(b)(b)逐级计算过程如下(2)梯级图解法梯级图解法求理论级数的具体步骤是：首先在直角坐标系中标绘出操作线及平衡关系曲线，然后，在操作线与平衡线之间，从塔顶(或塔底)开始逐次画阶梯直至与塔底(或塔顶)的组成相等或超过此组成为止。如此所画出的阶梯数，就是吸收塔所需的理论级数。二、等板高度法Y*=f(X)梯级图解法求NT12345NT=5练习题目思考题作业题:6、7、81.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

7、？4.吸收塔计算中的理论级表示何种含义？5.填料层的等板高度表示何种含义？