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气体吸收 单元操作习题课 齐亮qiliang Tel 660979 气体吸收的计算问题 设计型问题 操作型问题 设计型问题 设计要求 吸收混合气中的溶质A 处理的气量为5000m3 标况 h 其中含A为0 08 摩尔分数 要求A的吸收率 为95 需要进一步确定的 操作方案用纯溶剂S 分子量为18 密度为1000g L 逆流吸收操作条件操作的温度和压力为30 和101kPa两相间的相平衡关系y 25x空塔气速 0 8m s合理假设低浓度物理吸收 低浓度气体吸收的计算 设计型计算问题 1 吸收剂用量 出塔浓度 2 塔的主要工艺尺寸 填料层高度H或塔板数N 3 塔径D 物料衡算 操作线方程传质基本方程 G L kmol sorkmol m2s y 或x 摩尔分率 吸收剂用量的选择 吸收剂用量一般取最小用量的1 1 2 0倍当吸收剂是纯溶剂时 吸收剂用量逐渐增大 吸收率是否趋向于1 当吸收剂不是纯溶剂时 xa 吸收剂用量逐渐增大 吸收率是否趋向于1 当吸收剂不是纯溶剂 y y L Gx yb L Gxb xa ya yb ya xa xb xb y b y mx 最小吸收剂用量问题 最小吸收剂用量为当出塔液与进塔气达到平衡特别地 当纯溶剂吸收时 有 吸收剂用量的确定问题 浓度计算 四个浓度的确定 方法一 不严格计算ya 1 yb 1 0 95 0 08 0 004注意 的定义 P42 E 8 27 方法二 严格计算Yb yb 1 yb 0 087Ya 1 Yb 0 0043ya 0 0043 最小溶剂量的确定 由于是低浓度气体吸收 且为纯溶剂 y xa ya yb ya xa xb xb y b 填料层高度的计算 传质单元高度的确定P46 E8 51G 通量 DKya 通过经验公式 P72Q10 或者实验测定传质单元数的确定 1 吸收因数法 S L G m 三个浓度 2 平均传质推动力法 四个浓度 传质单元高度 在操作温度和压力下 溶剂吸收A的体积传质分系数如下 kGa 5 10 4kmol m3 s kPa p kLa 5 10 21 s c 假设以气相摩尔分数为推动力的总传质系数Kya G0 7 不考虑液体流量和操作压力对其影响 计算塔径及传质单元高度 传质单元数的计算 两种方法及关系 对数平均推动力法 1 先求出塔液体的浓度 2 用对数平均推动力求算 Xb 0 00232 关于传质单元数公式的进一步探讨 1 对数平均推动力法与吸收因数法之间的关系 传质单元数的计算 吸收因数法塔高 h HOGNOG 6 36 1 03 6 55m 操作型问题的计算 操作条件的改变旧塔改造 增加填料层高度或者塔器串并联采用新型填料 T P m Ky P22 E7 56 P34 E8 6 P36 E 8 18 L xa 2020 3 17 19 可编辑 操作型问题的讨论 h constant 增大溶剂用量 增大液气比 当改变进口溶剂的初始浓度 填料层不变的相关量关系 h不变 NOG和HOGNOG f S S mG L 互为反比例函数关系h HOG NOG NOG S NOG NOG与S 的关系 L增大 液气比增大 x y y L Gx yb L Gxb xa ya xb yb y mx yb ya xa xb h不变 HOG不变 NOG不变 S xb y b xa xa y a 进口浓度变化的相关计算 思考 1 进口浓度发生变化 是否会影响传质单元高度 2 进口浓度发生变化 是否会影响传质单元数 课后题P72Q14题的讨论 第一问 已知h HOG xa yb S求ya第二问 思路同第一问 h不变 HOG不变 NOG不变 当S不变时 由 随堂练习 对于课后题P71 Q5第三个双塔操作系统 当用纯溶剂吸收 且分配给两塔溶剂量相同时 证明离开第一个塔的气相组成yc2 ybya 进口溶剂浓度增大 x y y L Gx yb L Gxb xa ya xb yb y mx 当吸收剂中溶质xa的含量增大时 其出口浓度如何变化 xb增大 ya减小 yb ya xa xb 操作型问题的进一步讨论 欲将处理气量提高10 并希望A的吸收率不低于原工况 判断下列三个方案是否可行 增大纯溶剂量喷淋量10 增大操作压力10 填料高度增大10 增大操作压力10 加压操作有利于吸收还是不利于吸收 压强增大 什么改变了 增大操作压力10 m减小为原来的1 1倍 而G增大为原来的1 1倍 则S不变 假设吸收率不变 也即NOG不变 再看HOG 由于G增大1 1倍 由题设Kya 不随P的变化而变化 因此HOG同上题因此也不能满足要求 增大填料层高10 思路 设计型问题的核算问题 可以两种方案来解决 1 由新的填料层高度 计算所需要的传质单元数 之后获得吸收率 比较吸收率是否满足要求 2 计算满足原来