氣體吸收復習習題課PPT學習教案

1、會計學1氣體吸收氣體吸收(xshu)復習習題課復習習題課第一頁，共45頁。第1頁/共45頁第二頁，共45頁。氣體吸收過程的應用吸收的目氣體吸收過程的應用吸收的目的的（1）分離混合氣體以獲得一定的）分離混合氣體以獲得一定的組分或產物；組分或產物；（2） 除去有害組分以凈化或精除去有害組分以凈化或精制氣體；制氣體；（3）制備某種氣體的溶液；）制備某種氣體的溶液；（4）工業(yè)廢氣的治理；）工業(yè)廢氣的治理；實際吸收過程往往同時兼有凈化實際吸收過程往往同時兼有凈化和回收等多重目的。和回收等多重目的。第2頁/共45頁第三頁，共45頁。第3頁/共45頁第四頁，共45頁。第4頁/共45頁第五頁，共45頁。Exp

2、eHcp eSSmmMMHMHHcEmxyepEm 溫度降低溫度降低(jingd)或總或總壓升高，則壓升高，則m值變小，液相值變小，液相溶質的濃度溶質的濃度x增增加，有利于吸加，有利于吸收操作。收操作。第5頁/共45頁第六頁，共45頁。zcDJddAABA)(A2A1AccDJNA)(A2A1AppRTDN菲克擴散菲克擴散(kusn)等分子等分子(fnz)擴散擴散第6頁/共45頁第七頁，共45頁。)(A2A1BmAcccDcNMB1B2B1B2Bmlnccccc)(A2A1BmApppRTDpNB1B2B1B2Bmlnppppp1Bmpp1BmccM1Bmpp1BmccM漂流(pio li)因

3、子特點：當混合物中溶質(rngzh)A的濃度較低時第7頁/共45頁第八頁，共45頁。zcJDddAA1.81000()()pTDDTp000()()TDDT第8頁/共45頁第九頁，共45頁。)y(yKNeyA11yyxKmkk)(AxxKNex111xyxKk mk第9頁/共45頁第十頁，共45頁。處無擴散阻力。處無擴散阻力。n（3）在氣膜和液膜以外的氣液）在氣膜和液膜以外的氣液主體中，由于流體的充分湍動，主體中，由于流體的充分湍動，溶質溶質A的濃度均勻，溶質主要以的濃度均勻，溶質主要以渦流擴散的形式傳質。渦流擴散的形式傳質。第10頁/共45頁第十一頁，共45頁。x1=x2G（y1y2）/L第

4、11頁/共45頁第十二頁，共45頁。22)(yxxGLy2121minxmyyyGL12 dyyeyOGOGyyyaKGNHH12min12xxGLmxyP39例86第12頁/共45頁第十三頁，共45頁。第13頁/共45頁第十四頁，共45頁。任務所需填料層高度愈小任務所需填料層高度愈小.第14頁/共45頁第十五頁，共45頁。AmxymxyAAN111ln1112221OG2121mlnyyyyy111222(),()yymxyymx1mGAL第15頁/共45頁第十六頁，共45頁。2）改善填料的性能。）改善填料的性能。第16頁/共45頁第十七頁，共45頁。子傳質通量有何影響子傳質通量有何影響?

5、6）討論傳質的機理、吸收過程的）討論傳質的機理、吸收過程的機理的意義是什么機理的意義是什么? 7）雙膜模型，溶質滲透模型和表）雙膜模型，溶質滲透模型和表面更新模型的要點是什么，各面更新模型的要點是什么，各模型求得的傳質系數(shù)與擴模型求得的傳質系數(shù)與擴 散系散系數(shù)有何關系，其模型參數(shù)是什數(shù)有何關系，其模型參數(shù)是什么么?8）吸收速率方程為何具有不同的）吸收速率方程為何具有不同的表達形式表達形式? 9）傳質單元高度和傳質單元數(shù)有）傳質單元高度和傳質單元數(shù)有何物理意義何物理意義?第17頁/共45頁第十八頁，共45頁。習題課習題課第18頁/共45頁第十九頁，共45頁。操作條件操作條件指吸收設備和流程已給定

6、，考察操作條件指吸收設備和流程已給定，考察操作條件的變化對吸收效果的影響的變化對吸收效果的影響 操作型操作型設計型設計型指吸收任務給定，求塔徑、塔高等。指吸收任務給定，求塔徑、塔高等。 y2 x2 G y1 L x1 習題課習題課操作操作(cozu)條件：條件：氣液流量、氣液流量、氣液進口濃度、氣液進口濃度、操作操作(cozu)溫度、壓力等溫度、壓力等第19頁/共45頁第二十頁，共45頁。mOGyyyN21SmxymxySSNOG22211ln112211yxxGLyaKGHyOG OGOGNHH min)0 . 22 . 1( GLGL習題課習題課公式公式(gngsh)：或第20頁/共45頁

7、第二十一頁，共45頁。解解 屬于低濃氣體吸收屬于低濃氣體吸收aKDGy 3600412 m03. 1015. 036001 . 141532 例例1 常壓下，用煤油從苯蒸汽和空氣混合物中吸收苯，吸收率為常壓下，用煤油從苯蒸汽和空氣混合物中吸收苯，吸收率為99%，混合氣量為，混合氣量為53kmol/h。入塔氣中含苯。入塔氣中含苯2%（體積（體積 %），入塔），入塔煤油中含苯煤油中含苯0.02%（摩爾（摩爾(m r)分率）。溶劑用量為最小用量的分率）。溶劑用量為最小用量的1.5倍，在操作溫度倍，在操作溫度50下，相平衡關系為下，相平衡關系為y* = 0.36x，總傳質系數(shù)，總傳質系數(shù)Kya=0.0

8、15kmol/(m3s)，塔徑為，塔徑為1.1米。試求所需填料層高度。米。試求所需填料層高度。OGOGNHH 設計設計(shj)型舉例型舉例aKGHyOG y2 x2=0.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L y1=0.02 x1 溶劑溶劑(rngj)用量為最小用量的用量為最小用量的1.5倍倍y* = 0.36x第21頁/共45頁第二十二頁，共45頁。121yy0002. 0%99102. 0112yy2121minxmyyyGLGLmS 537. 0358. 05 . 1 67. 0537. 036. 0 98.1167. 00002. 036. 00002. 0000

9、2. 036. 002. 067. 01ln67. 011 設計設計(shj)型舉例型舉例溶劑溶劑(rngj)用量為最小用量的用量為最小用量的1.5倍倍y* = 0.36xmin5 . 1 GLGL358. 00002. 036. 002. 00002. 002. 0 SmxymxySSNOG22211ln11 y2 x2=0.02% =99% D=1.1m G= 53kmol/h L y1=0.02 x1 第22頁/共45頁第二十三頁，共45頁。mNHHOGOG4 .1298.1103. 1 設計設計(shj)型舉例型舉例第23頁/共45頁第二十四頁，共45頁。操作操作(cozu)型舉例型舉

10、例例例2 在逆流操作的填料吸收在逆流操作的填料吸收塔中，對某一低濃氣體中的溶質組塔中，對某一低濃氣體中的溶質組分進行吸收，現(xiàn)因故分進行吸收，現(xiàn)因故 (1)吸收劑入塔濃度變大，吸收劑入塔濃度變大， (2)吸收劑用量變小，吸收劑用量變小，而其它操作條件均不變，試分析出而其它操作條件均不變，試分析出塔氣體、液體濃度如何塔氣體、液體濃度如何(rh)變化變化？1定性分析定性分析(dngxngfnx)快速分析快速分析作圖作圖+排除法排除法吸收因數(shù)法吸收因數(shù)法 y2? x2 G y1 L x1? y2? L x2 G y1 L x1? 第24頁/共45頁第二十五頁，共45頁。操作操作(cozu)型舉例型舉例

11、 (1)吸收劑入塔濃度變大吸收劑入塔濃度變大解法一：快速分析解法一：快速分析(fnx) x2變大時，將使傳質推動變大時，將使傳質推動力變力變 小，故不利于吸收，因此，小，故不利于吸收，因此，y2 變大，變大， y2? x2 G y1 L x1? 第25頁/共45頁第二十六頁，共45頁。 Y y1 B 原原 E y2 A O x 當當 x2變大時，原、新狀況下操作線變大時，原、新狀況下操作線 Kya 不不變變，aKGHyOG 不不變變。作作圖圖知知，NOG H 與與 H 不變相矛盾，故假設不成立不變相矛盾，故假設不成立 1 y-y* 0 y2 y1 y 傳質單元數(shù)傳質單元數(shù) 操作操作(cozu)

12、型舉例型舉例(1)當吸收劑入塔濃度當吸收劑入塔濃度(nngd)x2變大時變大時解法二：作圖解法二：作圖+排除法排除法L/G不變不變 y2? x2 G y1 L x1? 第26頁/共45頁第二十七頁，共45頁。 Y y1 B 原原 E y2 A O x 當當 x2變大時，原、新狀況下操作線變大時，原、新狀況下操作線 Kya 不不變變，aKGHyOG 不不變變。作作圖圖知知，NOG H 與與 H 不不變變相相矛矛盾盾，故故假假設設不不成成立立操作操作(cozu)型舉例型舉例第27頁/共45頁第二十八頁，共45頁。 Y y1 B 原原 E y2 A O x 當當 x2變大時，原、新狀況下操作線變大時

13、，原、新狀況下操作線 操作(cozu)型舉例關于關于(guny)x1：排除法：排除法假設假設x1不變、變小，作圖不變、變小，作圖可知可知(k zh)NOG將變小將變小，故，故H將變小，與將變小，與H一定一定相矛盾，因此相矛盾，因此第28頁/共45頁第二十九頁，共45頁。操作(cozu)型舉例(1)當吸收當吸收(xshu)劑入塔濃度劑入塔濃度x2變大時變大時解法三：吸收解法三：吸收(xshu)因數(shù)法因數(shù)法 NOG與（yb-mxa）/（ya-mxa）關系曲線 NOG（y1-mx2）/（y2-mx2） S增大增大(zn d)由題意可知：由題意可知：不變不變LmGS 不變不變aKGHyOG NOGH/

14、HOG不變不變不變2221mxymxy由右圖可知，由右圖可知，又又x2變大，故變大，故y2 變大變大 y2? x2 G y1 L x1? 第29頁/共45頁第三十頁，共45頁。至于至于x1： 仍需用仍需用(x yn)排除法判定，下略。排除法判定，下略。第30頁/共45頁第三十一頁，共45頁。操作操作(cozu)型舉型舉例例(2)當吸收劑用量變當吸收劑用量變(lingbin)小時小時解法解法(ji f)一：快速分析一：快速分析吸收劑用量變小時，不利于吸收，吸收劑用量變小時，不利于吸收，因此，因此，y2 變大。變大。 y2? L x2 G y1 L x1? 第31頁/共45頁第三十二頁，共45頁。

15、L/G Y y1 B 原原 E y2 A O x 作作圖圖知知，NOG H 與與 H 不變相矛盾，故假設不成立不變相矛盾，故假設不成立L 變變小小， ReL變變小小， 液液膜膜變變厚厚或或不不變變 （氣氣膜膜控控制制） ，故故aKy1變變大大或或不不變變，aKGHyOG 或或不不變變 操作(cozu)型舉例(2) 當吸收劑用量變當吸收劑用量變(lingbin)小時小時解法二：作圖解法二：作圖+排除法排除法 y2? L x2 G y1 L x1? 第32頁/共45頁第三十三頁，共45頁。 Y y1 B 原原 E y2 A O x 作作圖圖知知，NOG H 與與 H 不不變變相相矛矛盾盾，故故假假

16、設設不不成成立立aKy1變變大大或或不不變變，aKGHyOG 或或不不變變操作操作(cozu)型舉例型舉例b假設假設(jish)y2變小變小第33頁/共45頁第三十四頁，共45頁。 Y y1 B 原原 E y2 A O x OLOLNHH作作圖圖知知，NOG ，NOL 與與 H 不不變變相相矛矛盾盾，故故假假設設不不成成立立作作圖圖知知，NOG ，NOL OLOLNHH與與 H 不不變變相相矛矛盾盾，故故假假設設不不成成立立操作操作(cozu)型型舉例舉例a假設假設(jish)x1不變不變b假設假設(jish)x1變小變小L變變小小， ReL變變小小， 液液膜膜變變厚厚或或不不變變 （氣氣膜膜

17、控控制制） ，故故aKx1變變大大或或不不變變， mxOLLaKLH 第34頁/共45頁第三十五頁，共45頁。操作(cozu)型舉例解法解法(ji f)三：吸收因數(shù)法三：吸收因數(shù)法(2)當吸收劑用量變當吸收劑用量變(lingbin)小時小時由題意可知：由題意可知：變大變大LmGS 變大或不變變大或不變aKGHyOG NOGH/HOG變小或不變變小或不變變小2221mxymxy由右圖可知，由右圖可知，故故y2變大變大 NOG與（yb-mxa）/（ya-mxa）關系曲線 NOG（y1-mx2）/（y2-mx2） S增大增大 y2? L x2 G y1 L x1? 第35頁/共45頁第三十六頁，共4

18、5頁。至于至于x1： 仍需用仍需用(x yn)排除法判定，下略。排除法判定，下略。第36頁/共45頁第三十七頁，共45頁。 Y y1 B 原原 E y2 A O x 練習練習 在逆流操作的填料吸收塔中，對某一低濃氣體中的溶質在逆流操作的填料吸收塔中，對某一低濃氣體中的溶質(rngzh)組組分進行吸收，現(xiàn)因故分進行吸收，現(xiàn)因故 (1)氣體入塔濃度氣體入塔濃度y1變小，變小， (2)G變小，變小，而其它操作條件均不變，試分析出塔氣體、液體濃度如何變化？而其它操作條件均不變，試分析出塔氣體、液體濃度如何變化？第37頁/共45頁第三十八頁，共45頁。L/G 不不變變 Y y1 B 原原 E y2 A

19、O x Kya 不不變變，aKGHyOG 不不變變。作作圖圖知知，NOG H 解法一：快速解法一：快速(kui s)分析分析 y1變小，變小，y2必變小。必變小。解法解法(ji f)二：作圖二：作圖+排除法排除法(1)氣體入塔濃度氣體入塔濃度(nngd)y1變小變小與與H不變相矛盾，故假設不成立不變相矛盾，故假設不成立第38頁/共45頁第三十九頁，共45頁。 Y y1 B 原原 E y2 A O x 關于關于(guny)x1：排除法排除法假設假設x1不變、變大，作圖可知不變、變大，作圖可知NOG將變大，故將變大，故H將變大，與將變大，與H一定相矛盾一定相矛盾(modn)，因此，因此， x1將變

20、小。將變小。解法三：吸收解法三：吸收(xshu)因數(shù)法因數(shù)法不不變變SL/G 不不變變不不變變mKya 不不變變，aKGHyOG 不不變變。不不變變OGOGHHN 查圖可知：不變2221mxymxy2y至于至于x1 的變化仍需用作圖與排除法的變化仍需用作圖與排除法第39頁/共45頁第四十頁，共45頁。12xy， (2)G變小時變小時(xiosh)第40頁/共45頁第四十一頁，共45頁。思考：思考： 在逆流在逆流(nli)操作的填料吸收塔中，對某一操作的填料吸收塔中，對某一低濃氣體中的溶質組分進行吸收，現(xiàn)因故低濃氣體中的溶質組分進行吸收，現(xiàn)因故 (1) 氣體入塔濃度氣體入塔濃度y1變大，變大，

21、(2) G變大，變大，而其它操作條件均不變，試分析出塔氣體、而其它操作條件均不變，試分析出塔氣體、液體濃度如何變化？液體濃度如何變化？第41頁/共45頁第四十二頁，共45頁。操作(cozu)型舉例例例2 某吸收塔在某吸收塔在101.3kPa、293K下用清水逆流吸收丙下用清水逆流吸收丙酮酮空氣混合氣體（可視為低濃氣體）中的丙酮。當操作液空氣混合氣體（可視為低濃氣體）中的丙酮。當操作液氣比為氣比為2.1時，丙酮回收率可達時，丙酮回收率可達95%。已知物系平衡關系為。已知物系平衡關系為y=1.18x，吸收過程大致為氣膜控制，氣相總傳質系數(shù)，吸收過程大致為氣膜控制，氣相總傳質系數(shù)Kya G0.8。今氣體流量