第三章吸收(填料塔高度的计算)

1、化工单元设备的计算，按给定条件、任务和要求的不同，化工单元设备的计算，按给定条件、任务和要求的不同，一般可分为一般可分为设计型计算设计型计算和和操作型（校核型）计算操作型（校核型）计算两大类。两大类。设计型计算：设计型计算：按给定的生产任务和工艺条件来设计满足任按给定的生产任务和工艺条件来设计满足任务要求的单元设备。务要求的单元设备。操作型计算操作型计算：根据已知的设备参数和工艺条件来求算所能根据已知的设备参数和工艺条件来求算所能完成的任务。完成的任务。两种计算所遵循的基本原理及所用关系式都相同，只是具两种计算所遵循的基本原理及所用关系式都相同，只是具体的计算方法和步骤有些不同而已。本章着重讨

2、论吸收塔体的计算方法和步骤有些不同而已。本章着重讨论吸收塔的设计型计算，而操作型计算则通过习题加以训练。的设计型计算，而操作型计算则通过习题加以训练。 吸收塔的设计型计算吸收塔的设计型计算是按给定的生产任务及条件（已知待是按给定的生产任务及条件（已知待分离气体的处理量与组成，以及要达到的分离要求），设分离气体的处理量与组成，以及要达到的分离要求），设计出能完成此分离任务所需的吸收塔。计出能完成此分离任务所需的吸收塔。设计计算的主要内容与步骤设计计算的主要内容与步骤 计算依据：物系的相平衡关系和传质速率计算依据：物系的相平衡关系和传质速率(1) 吸收剂的选择及用量的计算；吸收剂的选择及用量的计算

3、；(2) 设备类型的选择；设备类型的选择；(3) 塔径计算；塔径计算；(4) 填料层高度或塔板数的计算；填料层高度或塔板数的计算；(5) 确定塔的高度；确定塔的高度；(6) 塔的流体力学计算及校核；塔的流体力学计算及校核；(7) 塔的附件设计。塔的附件设计。 以吸收为例说明填料塔填料层高度的计算方法，但在实际以吸收为例说明填料塔填料层高度的计算方法，但在实际操作中，填料塔和板式塔均为最常用的塔型。操作中，填料塔和板式塔均为最常用的塔型。 以逆流操作的填料塔为例：以逆流操作的填料塔为例：对稳定吸收过程，单位时间内气相在对稳定吸收过程，单位时间内气相在塔内被吸收的溶质塔内被吸收的溶质 A 的量必须

4、等于液的量必须等于液相吸收的量。全塔物料衡算为：相吸收的量。全塔物料衡算为： 下标下标“1”1”代表塔内填料层下底截面，代表塔内填料层下底截面，下标下标“2”2”代表填料层上顶截面。代表填料层上顶截面。V 惰性气体惰性气体B的摩尔流率的摩尔流率kmol/s；L 吸收剂吸收剂S的摩尔流率的摩尔流率kmol/s；Y 溶质溶质A在气相中的摩尔比浓度；在气相中的摩尔比浓度； X 溶质溶质A在液相中的摩尔比浓度。在液相中的摩尔比浓度。 目的：目的：计算给定吸收任务下所需的吸收计算给定吸收任务下所需的吸收剂用量剂用量 L 或吸收剂出口浓度或吸收剂出口浓度 X1 1。1221LXVYLXVY V, Y2V,

5、 Y1L, X1L, X2V, YL, X 若若 GA 为吸收塔的传质负荷，即为吸收塔的传质负荷，即气体通过填料塔时，单位时间内溶质被吸气体通过填料塔时，单位时间内溶质被吸收剂吸收的量收剂吸收的量 kmol/s，则，则 进塔气量进塔气量 V 和组成和组成 Y1 是吸收任务规定的，是吸收任务规定的，进塔吸收剂温度和组成进塔吸收剂温度和组成 X2 一般由工艺条一般由工艺条件所确定，出塔气体组成件所确定，出塔气体组成 Y2 则由任务给则由任务给定的吸收率定的吸收率 求出求出 )()(2121XXLYYVGA )1(12 YYV, Y2V, Y1L, X1L, X2V, YL, X在填料塔内，对气体流

6、量与液体流量一定的稳定的吸收操在填料塔内，对气体流量与液体流量一定的稳定的吸收操作，气、液组成沿塔高连续变化；作，气、液组成沿塔高连续变化；在塔的任一截面接触的气、液两相组成是相互制约的；在塔的任一截面接触的气、液两相组成是相互制约的；全塔物料衡算式就代表全塔物料衡算式就代表L、V一定，塔内具有最高气、液浓一定，塔内具有最高气、液浓度的截面度的截面“1”1”（浓端），或具有最低气、液浓度的截面（浓端），或具有最低气、液浓度的截面“2”2”（稀端）的气、液浓度关系。（稀端）的气、液浓度关系。 22XVLYXVLY 11XVLYXVLYLXVYLXVY 11同理，若在任一截面与塔顶端面间作溶质同理

7、，若在任一截面与塔顶端面间作溶质A的物料衡算，有的物料衡算，有 V, Y2V, Y1L, X1L, X2V, YL, X上两式均称为上两式均称为吸收操作线方程吸收操作线方程，代表逆流操作时塔内任一截，代表逆流操作时塔内任一截面上的气、液两相组成面上的气、液两相组成 Y 和和 X 之间的关系。之间的关系。（L/V）称为吸收塔操作的称为吸收塔操作的液气比液气比。若取填料层任一截面与塔的塔底端面之间若取填料层任一截面与塔的塔底端面之间的填料层为物料衡算的控制体，则所得溶的填料层为物料衡算的控制体，则所得溶质质 A 的物料衡算式为的物料衡算式为 当当 L/V 一定，操作线方程一定，操作线方程在在 Y-

8、X 图上为以液气比图上为以液气比 L/V 为斜率，过塔进、出为斜率，过塔进、出口的气、液两相组成点口的气、液两相组成点(Y1，X1)和和(Y2，X2)的直线，称的直线，称为为吸收操作线吸收操作线。YXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*P线上任一点的坐标线上任一点的坐标(Y，X)代表了塔内该截面上气、代表了塔内该截面上气、液两相的组成。液两相的组成。操作线上任一点操作线上任一点 P 与平衡线间的垂直距离与平衡线间的垂直距离 (Y-Y*) 为塔内该为塔内该截面上以气相为基准的吸收传质推动力；与平衡线的水平截面上以气相为基准的吸收传质推动力；与平衡线的水平距离距离 (X*-X) 为该截

9、面上以液相为基准的吸收传质推动力。为该截面上以液相为基准的吸收传质推动力。两线间垂直距离两线间垂直距离（Y-Y*）或水平距离或水平距离（X*-X）的变化显示了的变化显示了吸收过程推动力沿塔高的变化规律。吸收过程推动力沿塔高的变化规律。 Y- Y*X*-X并流操作线方程并流操作线方程V, Y1V, Y2L, X2L, X1V, YL, X对气、液两相对气、液两相并流操作并流操作的吸收塔，取塔内填料层任一截面的吸收塔，取塔内填料层任一截面与塔顶（浓端）构成的控制体作物料衡算，可得并流时的与塔顶（浓端）构成的控制体作物料衡算，可得并流时的操作线方程，其斜率为操作线方程，其斜率为（-L/V）。 11X

10、VLYXVLYYXoY*=f(X)AY1X1X2Y2BYXX*Y*PY- Y*X*-X 在在 Y1 至至 Y2 范围内，两相逆流时沿塔高均能保持较大的范围内，两相逆流时沿塔高均能保持较大的传质推动力，而两相并流时从塔顶到塔底沿塔高传质推传质推动力，而两相并流时从塔顶到塔底沿塔高传质推动力逐渐减小，进、出塔两截面推动力相差较大。动力逐渐减小，进、出塔两截面推动力相差较大。 在气、液两相进、出塔浓度相同的情况下，逆流操作的在气、液两相进、出塔浓度相同的情况下，逆流操作的平均推动力大于并流，从提高吸收传质速率出发，逆流平均推动力大于并流，从提高吸收传质速率出发，逆流优于并流。优于并流。 工业吸收一般

11、多采用逆流，本章后面的讨论中如无特殊工业吸收一般多采用逆流，本章后面的讨论中如无特殊说明，均为逆流吸收。说明，均为逆流吸收。 与并流相比，逆流操作时上升的气体将对借重力往下流与并流相比，逆流操作时上升的气体将对借重力往下流动的液体产生曳力，阻碍液体向下流动，因而限制了吸动的液体产生曳力，阻碍液体向下流动，因而限制了吸收塔所允许的液体流率和气体流率，这是逆流操作不利收塔所允许的液体流率和气体流率，这是逆流操作不利的一面。的一面。 逆流与并流操作线练习逆流与并流操作线练习Y3 X2X1Y1 Y2X2Y2X3C CD DA AB BY1Y2Y3X1X2X3C CD DA AB B逆流与并流操作线练习

12、逆流与并流操作线练习Y1Y2、Y3Y4X4（X3、X2）X1X2 Y2X4Y1 X3Y3C CD DA AB BY4X1 D DA AB BC CY1X2Y4X1X3Y3X4Y2ACDBY1Y4Y3Y2X2X1X3X4ACDBY1Y4Y3Y2X2X1X3X4ACDBY1Y3Y4Y2X2X1X3X4ACDB 选择良好的吸收剂对吸收过程至关重要。但受多种因选择良好的吸收剂对吸收过程至关重要。但受多种因素制约，工业吸收过程吸收剂的选择范围也是很有限的，素制约，工业吸收过程吸收剂的选择范围也是很有限的，一般视具体情况按下列原则选择。一般视具体情况按下列原则选择。 (1) 对溶质有较大的溶解度。溶解度对

13、溶质有较大的溶解度。溶解度 ，溶剂用量，溶剂用量 ，溶剂再，溶剂再生费用生费用 ；溶解度；溶解度 ，对一定的液气比，吸收推动力，对一定的液气比，吸收推动力 ，吸收传质速率吸收传质速率 ，完成一定的传质任务所需设备尺寸，完成一定的传质任务所需设备尺寸 ；(2) 良好的选择性，即对待吸收组分的溶解度大，其余组分良好的选择性，即对待吸收组分的溶解度大，其余组分溶解度小；溶解度小；(3) 稳定不易挥发，以减少溶剂损失；稳定不易挥发，以减少溶剂损失；(4) 粘度低，有利于气液接触与分散，提高吸收速率；粘度低，有利于气液接触与分散，提高吸收速率；(5) 无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉等。无毒、腐蚀性小、不易

14、燃、价廉等。3-3 吸收剂用量的确定吸收剂用量的确定 吸收剂用量吸收剂用量 L 或液气比或液气比 L/V 在吸收塔的设计计算在吸收塔的设计计算和塔的操作调节中是一个很重要的参数。和塔的操作调节中是一个很重要的参数。 吸收塔的设计计算中，气体处理量吸收塔的设计计算中，气体处理量 V，以及进、出，以及进、出塔组成塔组成 Y1、Y2 由设计任务给定，吸收剂入塔组成由设计任务给定，吸收剂入塔组成 X2 则是由工艺条件决定或设计人员选定。则是由工艺条件决定或设计人员选定。 2211XYYLVX 可知吸收剂出塔浓度可知吸收剂出塔浓度 X1 与吸收剂用量与吸收剂用量 L 是相互制约的。是相互制约的。由全塔物

15、料衡算式由全塔物料衡算式 选取的选取的 L/V ，操作线斜率，操作线斜率 ，操作线与平衡线的距离，操作线与平衡线的距离 ，塔内传质推动力，塔内传质推动力 ，完成一定分离任务所需塔高，完成一定分离任务所需塔高 ； L/V ，吸收剂用量，吸收剂用量 ，吸收剂出塔浓度，吸收剂出塔浓度 X1 ，循环和，循环和再生费用再生费用 ； 若若L/V ，吸收剂出塔浓度，吸收剂出塔浓度 X1 ，塔内传质推动力，塔内传质推动力 ，完成相同任务所需塔高完成相同任务所需塔高 ，设备费用，设备费用 。不同液气比不同液气比 L/V 下的操作线下的操作线图直观反映了这一关系。图直观反映了这一关系。YXoY*=f(X)AY1X

16、1X2Y2BL/VY- Y*AX1(L/V)X1,max(L/V)minC最小液气比最小液气比( (L/V)min要达到规定的分离要求，或完成必需的传质负荷量要达到规定的分离要求，或完成必需的传质负荷量 GA=V(Y1-Y2)，L/V 的减小是有限的。的减小是有限的。当当 L/V 下降到某一值时，操作线将与平衡线相交或者相切，下降到某一值时，操作线将与平衡线相交或者相切，此时对应的此时对应的 L/V 称为称为，用，用(L/V)min表示，而对应表示，而对应的的 X1 则用则用 X1,max 表示。表示。随随 L/V 的减小，操作线与平衡线是相交还是相切取决于平的减小，操作线与平衡线是相交还是相

17、切取决于平衡线的形状。衡线的形状。YXoY*=f(X)Y1X2Y2BX1,max=X1*(L/V)minCYXoY*=f(X)Y1X2Y2BX1*(L/V)minCX1,max两线在两线在 Y1 处相交时，处相交时，X1,max=X1*；两线在中间某个浓度处相切时，两线在中间某个浓度处相切时， X1,maxX1* 。 2max, 121minXXYYVL 2max, 121minXXYYVL 最小液气比的计算式：最小液气比的计算式：在最小液气比下操作时，在塔的某截面上（塔底或塔内）在最小液气比下操作时，在塔的某截面上（塔底或塔内）气、液两相达平衡，传质推动力为零，完成规定传质任务气、液两相达平

18、衡，传质推动力为零，完成规定传质任务所需的塔高为无穷大。对一定高度的塔而言，在最小液气所需的塔高为无穷大。对一定高度的塔而言，在最小液气比下操作则不能达到分离要求。比下操作则不能达到分离要求。 实际液气比应在大于最小液气比的基础上，兼顾设备费用实际液气比应在大于最小液气比的基础上，兼顾设备费用和操作费用两方面因素，按总费用最低的原则来选取。和操作费用两方面因素，按总费用最低的原则来选取。根据生产实践经验，一般取根据生产实践经验，一般取 min0 . 21 . 1 VLVL注意：注意：以上由最小液气比确定吸收剂用量是以以上由最小液气比确定吸收剂用量是以热力学平衡热力学平衡为出发点的。从为出发点的

19、。从两相流体力学角度两相流体力学角度出发，还必须使出发，还必须使填料表面能被液体充分润湿以保证两相均匀分散并填料表面能被液体充分润湿以保证两相均匀分散并有足够的传质面积，因此所取吸收剂用量有足够的传质面积，因此所取吸收剂用量 L 值还应值还应不小于所选填料的不小于所选填料的最低润湿率，即单位塔截面上、最低润湿率，即单位塔截面上、单位时间内的液体流量不得小于某一最低允许值。单位时间内的液体流量不得小于某一最低允许值。 在填料塔内，气、液两相传质面积由填充的填料表面提供。在填料塔内，气、液两相传质面积由填充的填料表面提供。传质面积：传质面积：若塔的截面积为若塔的截面积为 （m2），填料层高度为，填

20、料层高度为 h（m），单位体积的填料所提供的表面积为，单位体积的填料所提供的表面积为 a（m2/m3），则该塔所能提供的传质面积则该塔所能提供的传质面积 A（m2）为为 a 为填料的有效比表面积，是填料的一个重要特性数据，填为填料的有效比表面积，是填料的一个重要特性数据，填料及填料填充方式一定即为定值。料及填料填充方式一定即为定值。塔截面积或塔径：塔截面积或塔径：主要由与填料的流体力学特性相关的空主要由与填料的流体力学特性相关的空塔气速决定。塔截面积确定后，求传质面积就转化为求所塔气速决定。塔截面积确定后，求传质面积就转化为求所需的需的填料层高度。填料层高度。 完成一定吸收任务所需的传质面积，

21、不仅与传质量和分离完成一定吸收任务所需的传质面积，不仅与传质量和分离程度等由任务规定的指标有关，还与塔内气液两相流动状程度等由任务规定的指标有关，还与塔内气液两相流动状况、相平衡关系、填料类型以及填充方式等影响相际传质况、相平衡关系、填料类型以及填充方式等影响相际传质速率的诸多因素紧密相关。速率的诸多因素紧密相关。物料衡算方程物料衡算方程和和传质速率方程传质速率方程是计算填料层高度的基本方程。是计算填料层高度的基本方程。ZaF 3-4.2 填料层高度填料层高度(低浓度气体低浓度气体)此传质量也就是在此传质量也就是在 dZ 段内溶质段内溶质 A 由气由气相转入液相的量。因此相转入液相的量。因此

22、ddAANAN ah若若 dZ 微元段内传质速率为微元段内传质速率为NA，填料提供，填料提供的传质面积为的传质面积为 dF=a dZ，则通过传质面则通过传质面积积 dF 溶质溶质 A 的传递量为的传递量为 dddNV YL X对填料层中高度为对填料层中高度为 dZ 的微分段作物料的微分段作物料衡算可得溶质衡算可得溶质 A 在单位时间内由气相转在单位时间内由气相转入液相的量入液相的量 dN 填料塔内气、液组成填料塔内气、液组成 Y、X 和传质推动力和传质推动力 Y（或（或 X）均随塔高变化，故塔内各截）均随塔高变化，故塔内各截面上的吸收速率也不相同。面上的吸收速率也不相同。dddANV YN a

23、ZdddANL XN ahV, Y2V, Y1L, X1L, X2YXZY+dYdZX+dX将以比摩尔分数表示的总的传质速率方程代入，则有将以比摩尔分数表示的总的传质速率方程代入，则有 对上两式沿塔高积分得对上两式沿塔高积分得 在上述推导中，用相内传质速率方程替代总的传质速率方在上述推导中，用相内传质速率方程替代总的传质速率方程可得形式完全相同的填料层高度程可得形式完全相同的填料层高度 Z 的计算式。的计算式。若采用若采用 NA=KY(Y-Y*) 和和 NA=kX(X* - X) 可得：可得：*ddYV YKYYah*ddXL XKXX ah12*dYYYVYhK aYY12*dXXXLXhK

24、 aXX12d*YYYVYhk aYY12d*XXXLXhk aXX用其它组成表示法的传质速率方程，可推得以相应相组成用其它组成表示法的传质速率方程，可推得以相应相组成表示的填料层高度表示的填料层高度 Z 的计算式。的计算式。 特点：特点：低浓度气体吸收（低浓度气体吸收（y110%）因吸收量小，由此引起）因吸收量小，由此引起的塔内温度和流动状况的改变相应也小，吸收过程可视为的塔内温度和流动状况的改变相应也小，吸收过程可视为等温过程，传质系数等温过程，传质系数 kY、kX 、KY、KX 沿塔高变化小，可取沿塔高变化小，可取塔顶和塔底条件下的平均值。填料层高度塔顶和塔底条件下的平均值。填料层高度

25、Z 的计算式：的计算式： 对高浓度气体，若在塔内吸收的量并不大（如高浓度难溶对高浓度气体，若在塔内吸收的量并不大（如高浓度难溶气体吸收），吸收过程具有低浓度气体吸收的特点，也可气体吸收），吸收过程具有低浓度气体吸收的特点，也可按低浓度吸收处理。按低浓度吸收处理。体积传质系数：体积传质系数：实际应用中，常将传质系数与比表面积实际应用中，常将传质系数与比表面积 a 的乘积（的乘积（KYa 及及 KXa）作为一个完整的物理量看待，称为体）作为一个完整的物理量看待，称为体积传质系数或体积吸收系数，单位为积传质系数或体积吸收系数，单位为 kmol/(s.m3) 。体积传质系数的物理意义：体积传质系数的物

26、理意义：传质推动力为一个单位时，单传质推动力为一个单位时，单位时间，单位体积填料层内吸收的溶质摩尔量。位时间，单位体积填料层内吸收的溶质摩尔量。 12*dYYYVYhK aYY12*dXXXLXhK aXX3-4.3 传质单元数和传质单元高度传质单元数和传质单元高度 传质单元数的意义：传质单元数的意义：反映了取得一定吸收反映了取得一定吸收效果的难易程度。效果的难易程度。定义：气相总传质单元数气相总传质单元数 12*YYOGYYdYN平均传质推动力气相组成变化mYYYYYYdYNYYOG)(*21*12当所要求的当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力为一定值时，平均吸收推动力(Y-Y

27、*)m越大，越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。就越小，所需的填料层高度就越小。传质单元数的意义：传质单元数的意义：反映了取得一定吸收效果的难易程度。反映了取得一定吸收效果的难易程度。的意义：1OGN气体流经一段填料，溶质组成变化气体流经一段填料，溶质组成变化(Y1-Y2)等于该段填料平均吸等于该段填料平均吸收推动力收推动力(Y-Y*)m时，该段填料为一个传质单元。时，该段填料为一个传质单元。传质单元高度传质单元高度定义：定义：aKGHyOG气相总传质单元高度，气相总传质单元高度，m m。 传质单元高度的意义传质单元高度的意义:完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，反映了吸收完成一

28、个传质单元分离效果所需的填料层高度，反映了吸收设备效能的高低。设备效能的高低。传质单元高度影响因素：传质单元高度影响因素：填料性能、流动状况填料性能、流动状况体积总传质系数与传质单元高度的关系体积总传质系数与传质单元高度的关系:2 . 0OG8 . 0GH,GaKGaKYY传质单元高度变化范围：传质单元高度变化范围：0.11.0m。对气相总传质系数和推动力：对气相总传质系数和推动力：HOG 气相总传质单元高度，气相总传质单元高度，m；NOG 气相总传质单元数，无因次。气相总传质单元数，无因次。 HOL 液相总传质单元高度，液相总传质单元高度，m；NOL 液相总传质单元数，无因次。液相总传质单元

29、数，无因次。 aKVHYGO 12*dYYGOYYYNOGOGhHN aKLHXLO 12*dXXLOXXXNOLOLhHN12*dYYYVYhK aYY若令若令 对液相总传质系数和推动力：对液相总传质系数和推动力：12*dXXXLXhK aXX若令若令 mYYmOGYYYYdYYYN)()(1*21*12 定义定义传质单元高度传质单元高度和和传质单元数传质单元数来表达填料层高度来表达填料层高度h，从计算角，从计算角度而言，并无简便之利，但却有利于对度而言，并无简便之利，但却有利于对 Z 的计算式进行分析和理的计算式进行分析和理解。下面以解。下面以NOG 和和 HOG 为例给予说明。为例给予说

30、明。 NOG 中的中的 dY 表示气体通过一微分填料段的气相浓度变化，表示气体通过一微分填料段的气相浓度变化，(Y-Y*）为该微分段的相际传质推动力。为该微分段的相际传质推动力。1)(21 OGmNYYYY时时，有有当当 气体流经一段填料，溶质组成变化（气体流经一段填料，溶质组成变化（Y Ya a Y Yb b）等于该段填料平）等于该段填料平均吸收推动力（均吸收推动力（Y YY Y * *) )mm时，该段填料为一个传质单元。时，该段填料为一个传质单元。 的意义：的意义：1OG N传质单元数传质单元数 NOG 或或 NOL 反映吸收过程的难易程度反映吸收过程的难易程度，其大小取决于，其大小取决

31、于分离任务和整个填料层平均推动力大小两个方面。分离任务和整个填料层平均推动力大小两个方面。NOG 与气相或液相进、出塔的浓度，液气比以及物系的平衡关系与气相或液相进、出塔的浓度，液气比以及物系的平衡关系有关，而与设备形式和设备中气、液两相的流动状况等因素无关。有关，而与设备形式和设备中气、液两相的流动状况等因素无关。在设备选型前可先计算出过程所需的在设备选型前可先计算出过程所需的 NOG 或或 NOL。NOG 或或 NOL 值值大，分离任务艰巨，为避免塔过高应选用传质性能优良的填料。大，分离任务艰巨，为避免塔过高应选用传质性能优良的填料。若若 NOG 或或 NOL 值过大，就应重新考虑所选溶剂

32、或液气比值过大，就应重新考虑所选溶剂或液气比 L/V 是是否合理。否合理。 12*dYYGOYYYN 12*dXXLOXXXN总传质单元高度总传质单元高度 HOG 或或 HOL 则则表示完成一个传质单元分离任务所表示完成一个传质单元分离任务所需的填料层高度，代表了吸收塔传质性能的高低需的填料层高度，代表了吸收塔传质性能的高低，主要与填料的，主要与填料的性能和塔中气、液两相的流动状况有关。性能和塔中气、液两相的流动状况有关。HOG 或或 HOL 值小，表示设备的性能高，完成相同传质单元数的吸值小，表示设备的性能高，完成相同传质单元数的吸收任务所需塔的高度小。收任务所需塔的高度小。 用传质单元高度

33、用传质单元高度 HOG、HOL 或传质系数或传质系数 KYa、KXa 表征设备的传表征设备的传质性能其实质是相同的。但随气、液流率改变质性能其实质是相同的。但随气、液流率改变 KYa 或或 KXa 的值变的值变化较大，一般流率增加，化较大，一般流率增加，KYa（或（或KXa）增大。）增大。HOG 或或 HOL 因分子分母同向变化的缘故，其变化幅度就较小。因分子分母同向变化的缘故，其变化幅度就较小。一般吸收设备的传质单元高度在一般吸收设备的传质单元高度在 0.151.5m 范围内。范围内。 aKVHYGO aKLHXLO对于低浓度的气体吸收，用总传质单元数计算填料层高度对于低浓度的气体吸收，用总

34、传质单元数计算填料层高度 Z 时，时，可避开界面组成可避开界面组成 Y* 和和 xi。若平衡线为直线或在所涉及的浓度范围内为直线段，直接积分就若平衡线为直线或在所涉及的浓度范围内为直线段，直接积分就可得可得 NOG 或或 NOL 的解析式，其求解方式主要有的解析式，其求解方式主要有对数平均推动力法对数平均推动力法和和吸收因子法吸收因子法。下面以求解。下面以求解 NOG 为例。为例。 设平衡线段方程为设平衡线段方程为 逆流吸收操作线方程为逆流吸收操作线方程为 BmXY * 22YXVLXVLY BYXVLXmVLYY22*上两式相减得上两式相减得 取微分取微分 XVLYdd XmVLYYdd*

35、*d11dYYLVmY *22*11*ln1111*11*2212YYYYLVmYYYYLVmYYYNYYYYYYOG dd2121YYXXLV 21*2*1XXYYm 21*22*1121*2*111YYYYYYYYYYLVm 以气相为基准的全塔的对以气相为基准的全塔的对数平均传质推动力数平均传质推动力上式说明了上式说明了 NOG 的含意：对低浓度气体吸收是以全塔的对数平的含意：对低浓度气体吸收是以全塔的对数平均推动力均推动力 Ym 作为度量单位，衡量完成分离任务作为度量单位，衡量完成分离任务（Y1-Y2）所需所需的传质单元高度的数目。若分离程度的传质单元高度的数目。若分离程度（Y1-Y2）

36、大或平均推动力大或平均推动力 Ym 小，小，NOG 值就大，所需的填料层就高。值就大，所需的填料层就高。 mYYOGYYYYYYYYYYYYYYYYN 21*22*11*22*1121*ln12d *22*11*22*11lnYYYYYYYYYm 2 2）平衡线与操作线平行）平衡线与操作线平行时，时，OGN3 3）当）当 、 时，对数平均推动力可用算术平时，对数平均推动力可用算术平均推动力代替。均推动力代替。*2211YYYYYY *1121YYYY*2221YYYY 221 YY221 XX注意：注意：1 1）平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流吸收皆可。）平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流吸收皆可。将操作线方程写为将操作线方程写为 代入相平衡代入相平衡方程方程 LmVYYYYLmVLmV*22*211ln11令令 A=L/(mV)，即即吸收因子吸收因子代入代入 NOG 定定义式并积分义式并积分 AYYYYAA111ln111*22*21 1212*22*1YYYYOGYYLmVYLmVYYYYNdd22XYYLVX将将 NOG 表示为两个无因次表示为两个无因次数群数群 AYYYYAANOG111ln111*22*21为了计算方便，将此式绘制成为了计算方便