通风排气中的有害气体净化

通风排气中的有害气体净化第1页，课件共62页，创作于2023年2月第二节吸收法基本理论

-基本概念物理吸收：溶解化学吸收：有化学反应，效率高NH3+H2O=氨水吸收质：被吸收的气体。氨，变量惰气：不被吸收的气体。空气，不变量吸收剂：用于吸收的液体。水，不变量第2页，课件共62页，创作于2023年2月浓度摩尔分数:xa=组分摩尔数/总摩尔数=na/na+nbn=G/M,kmol=kg/分子量比摩尔分数:Xa=气（液）体中组分摩尔数/惰气（吸收剂）摩尔数=na/nbXa=xa/(1-xa)吸收过程中：液体中组分Xa气体中组分Ya第3页，课件共62页，创作于2023年2月其他浓度容积浓度：百万分之一1ppm，多用于气体质量浓度：mg/m3例：标态下氯Cl2的浓度为171g/m3每m3混合空气中Cl2的体积：V=171*10-3*22.4/71第4页，课件共62页，创作于2023年2月气液平衡过程物理吸收：气相=吸收质+惰气→气相中吸收质浓度y液相=吸收质+吸收剂→液相中吸收质浓度x溶解与解吸：吸收速度；解吸速度气液平衡（相平衡）：吸收速度=解吸速度平衡由吸收质浓度x,y决定x吸收解吸y第5页，课件共62页，创作于2023年2月气液平衡定律亨利定律：P*=ExP*：平衡分压力;KPa或atm,由E的单位决定x：液相浓度，摩尔分数;E:亨利常数,KPa或atm；E大，P*大，难吸收温度高，E大第6页，课件共62页，创作于2023年2月分压力与相平衡亨利定律：P*=Ex分压力与相平衡气相中吸收质分压力P>P*，吸收；

P<P*，解吸；

P=P*，平衡；平衡分压力P*与液相浓度x对应气相分压力（浓度）与液相平衡浓度(溶解度)x*对应溶解度：与气液性质，温度，分压力有关。xP*P对应x*对应第7页，课件共62页，创作于2023年2月分压力与相平衡(X)气相中吸收质浓度可以用分压力表示气体分压力定律：气体分压力P=气体总压力Pz*摩尔分数y亨利定律：P*=Ex分压力与相平衡气相中吸收质分压力P>P*，吸收；

P<P*，解吸；

P=P*，平衡；平衡分压力P*与液相浓度x对应气相分压力（浓度）与液相平衡浓度(溶解度)x*对应溶解度：与气液性质，温度，分压力有关。xP*P对应x*对应第8页，课件共62页，创作于2023年2月第9页，课件共62页，创作于2023年2月气液平衡定律其他表示亨利定律：P*=Ex溶解度：P*=C/HC:液相中的气体溶解度,kmol/m3H：溶解度系数摩尔分数：y*=E/Pz*x=m*xP=气体总压力Pz*摩尔分数yE，Pz的单位相同，当E单位atm,Pz=1atm,m=Em:相平衡系数比摩尔分数：Y*=m*X（当X很小时）第10页，课件共62页，创作于2023年2月气液平衡线平衡线Y*=m*XYA→XA*；（或溶解度）

XA→YA*；（或气相平衡分压力）吸收推动力⊿Y=Y-Y*第11页，课件共62页，创作于2023年2月第三节吸收机理吸收机理理论双膜理论:应用最广渗透模型表面更新模型其它模型第12页，课件共62页，创作于2023年2月第三节吸收机理双膜理论一面两膜两主体：相界面+气（液）膜+气（液）相主体气（液）相主体：紊流；浓度均匀，无传质阻力第13页，课件共62页，创作于2023年2月双膜理论气（液）膜：层流；浓度梯度；是主要的传质阻力相界面：气液相总是平衡，界面平衡；界面平衡≠气液主体平衡第14页，课件共62页，创作于2023年2月吸收速率方程吸收速率GA

：单位时间吸收量，kmol/s通过气膜量计算：GA=kg(YA-Yi*)F通过液膜量计算：GA=kl(Xi*-XA)F气相总吸收系数；吸收速率方程；GA=Kg(YA-YA*)F液相总吸收系数；吸收速率方程:GA=Kl(XA*-XA)F第15页，课件共62页，创作于2023年2月传质阻力传质阻力－吸收系数的倒数传质总阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力例：第16页，课件共62页，创作于2023年2月强化吸收方法气膜控制：增加气流速度和气流扰动液膜控制：增加液体流量和液体扰动总之：增加气液接触面积增加气液速度增加供液量第17页，课件共62页，创作于2023年2月第四节吸收设备吸收设备基本要求：气液接触面积大气液接触时间长气液扰动强气液逆流喷淋塔气液接触面积小效率低可同时除尘第18页，课件共62页，创作于2023年2月填料塔增加气液接触面积F第19页，课件共62页，创作于2023年2月湍球塔轻质小球气液固三相流小球运动，刷新液膜第20页，课件共62页，创作于2023年2月筛板塔气液垂直交叉流第21页，课件共62页，创作于2023年2月第五节物料平衡和操作线方程物料平衡：气相减少量等于液相增加量传质微分方程:dG=VdY=LdXkmol/sV，惰气kmol/sL：吸收剂kmol/sX：kmol吸收质/kmol吸收剂Y：kmol吸收质/kmol惰气操作线方程：V（Y1-Y2）=L（X1-X2）第22页，课件共62页，创作于2023年2月操作线与平衡线操作线V（Y1-Y2）=L（X1-X2）表示沿塔各个截面的气液浓度吸收推动力：⊿Y=Y-Y*；沿塔变化第23页，课件共62页，创作于2023年2月液气比液气比L/V=（Y1-Y2）/（X1-X2）X：kmol吸收质/kmol吸收剂Y：kmol吸收质/kmol惰气气液比：处理1kmol惰气所用吸收剂量第24页，课件共62页，创作于2023年2月第六节吸收设备计算吸收剂用量计算：2点：出口气相浓度Y2；入口液相浓度X2；不变;1点：入口气相浓度Y1；不变1点：出口液相浓度X1随供液量而变化因L/V=（Y1-Y2）/（X1-X2）最小供液量：点1‘(L/V)min=（Y1-Y2）/（X1’*-X2）最佳供液量：1.2~2(L/V)min第25页，课件共62页，创作于2023年2月吸收推动力⊿Y=Y-Y*；沿塔变化对数平均推动力算数平均推动力吸收塔的吸收速度：G=FKg⊿YPkmol/s吸收设备设计计算:计算吸收剂用量计算吸收塔气液接触面积F:根据需要的吸收速度第26页，课件共62页，创作于2023年2月吸收剂选择要求：溶解性好，无毒等；物理吸收：溶解度大化学吸收：常用中和反应；酸性气体（CO,NO,SO）用碱性液体常用吸收剂水碱性液体其它：第27页，课件共62页，创作于2023年2月第八节吸附法吸附原理：物理吸附化学吸附物理吸附化学吸附1.吸附力－范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；1.吸附力－化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；第28页，课件共62页，创作于2023年2月动活性静活性：平衡吸附量一定温度，压力下处于饱和状态的吸附剂所吸附的气体量穿透吸附波动活性<静活性速度影响动活性速度小，波陡，动活性大速度分布不均，动活性小第29页，课件共62页，创作于2023年2月吸附剂吸附剂需具备的特性内表面积大具有选择性吸附作用高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大来源广泛，造价低廉良好的再生性能第30页，课件共62页，创作于2023年2月常用吸附剂特性吸附剂类型活性炭活性氧化铝硅胶沸石分子筛4A5A13x堆积密度(kg/m3)200-600750-1000800800800800热容(KJ/Kg·K)0.836-1.2540.836-1.0450.920.7940.794——操作温度上限

（K）423773673873873873平均孔径

（Å）15-2518-48224513再生温度

（K）373-413473-523393-423473-573473-573473-573比表面积（㎡/g）600-1600210-360600——————第31页，课件共62页，创作于2023年2月第七章自然通风第32页，课件共62页，创作于2023年2月自然通风基本原理基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差P，就会有空气流过开口。流过的风速为：热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差。风压：室外气流绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的压差。第33页，课件共62页，创作于2023年2月热压通风hwnba热压：如b关闭，a打开，a的压差：⊿Pb-a=gh(ρw-ρn)如a关闭，b打开,同样A,b打开第34页，课件共62页，创作于2023年2月余压余压：室内与室外同标高处的压差中和面：余压=0a余压：⊿Pa=-

gh1(ρw-ρn)Pn=gh1ρnPw=gh1ρwb：⊿Pb=gh2(ρw-ρn)第35页，课件共62页，创作于2023年2月风压作用下的自然通风第36页，课件共62页，创作于2023年2月风压空气动力阴影区：演示排风口应在空气动力阴影区外建筑物风压：Pf=Kvw2/2ρw空气动力系数K第37页，课件共62页，创作于2023年2月风压作用下的自然通风Pf往往采用CFD或风洞模型实验的方法求取K值。风压系数第38页，课件共62页，创作于2023年2月风洞模型实验第39页，课件共62页，创作于2023年2月风洞模型实验第40页，课件共62页，创作于2023年2月第41页，课件共62页，创作于2023年2月CFD第42页，课件共62页，创作于2023年2月风压和热压的联合作用第43页，课件共62页，创作于2023年2月热压自然通风计算风压不稳定城市静风频率超过50%任意风向频率不超过25%主导风向频率15%~20%现行自然通风计算中不计算风压第44页，课件共62页，创作于2023年2月热压自然通风计算计算所需全面换气量确定窗孔位置，分配各窗孔进风量计算各窗孔内外压差和面积（假定中和面位置）中和面位置与进排风面积：(Fa/Fb)

2=hb/h1aa:进风;b:排风第45页，课件共62页，创作于2023年2月热车间排风温度计算排风温度确定方法：根据排风温度与室外通风计算温度差的允许值确定<10~12根据温度梯度法计算tp=tn+a(h-2)根据有效热量系数计算tp=tw+(tn-tw)/m第46页，课件共62页，创作于2023年2月有效热量系数有效热量系数m:直接散发到工作区的热量比第47页，课件共62页，创作于2023年2月第48页，课件共62页，创作于2023年2月第49页，课件共62页，创作于2023年2月热车间自然通风结构设计第50页，课件共62页，创作于2023年2月第51页，课件共62页，创作于2023年2月第52页，课件共62页，创作于2023年2月第八章通风系统实验第一节风压，风速，风量测定步骤：测定断面选择，测点布置，压力测定计算风速

第53页，课件共62页，创作于2023年2月测定断面选择选气流均匀处，避免涡流影响第54页，课件共62页，创作于2023年2月测点布置管道截面，气流速度分布不均匀，压力不均匀；截面上多点测量，取平均值第55页，课件共62页，创作于2023年2月风速测定直接式：热球式热电风速仪间接式：动压计算风速平均动压计算平均风速第56页，课件共62页，创作于2023年2月压力测定测压管＋微压计（或U