ch4化工傳質(zhì)與分離過程

1、化工傳質(zhì)與分離過程第二章第二章 吸收吸收回顧回顧v吸收過程的機(jī)理：吸收過程的機(jī)理：雙膜理論雙膜理論v吸收速率方程式：吸收速率方程式：氣膜氣膜液膜液膜界面界面?zhèn)髻|(zhì)方向傳質(zhì)方向氣相主體氣相主體液相主體液相主體ZGZLppic ci氣、液膜系數(shù)表示的速率方程式氣、液膜系數(shù)表示的速率方程式AN Gik（p-p）AN yik（y-y）AN Lik（c -c）AN xik（x -x）ky=PkGkx=C kL C總濃度總濃度總系數(shù)系數(shù)表示的速率方程式總系數(shù)系數(shù)表示的速率方程式AN *GK（p-p ）AN *LK（c -c）*YK ()ANYY*XK ()ANXX111GLGKHkkYKGK P11LLGH

2、KkkXKLK C推動力與阻力（或系數(shù)）的表達(dá)要一一對應(yīng)推動力與阻力（或系數(shù)）的表達(dá)要一一對應(yīng)第二章第二章 吸收吸收 2.3 吸收塔的計(jì)算吸收塔的計(jì)算v吸收塔工藝計(jì)算吸收塔工藝計(jì)算已知混合氣體進(jìn)、出塔的濃度，吸收劑進(jìn)塔濃度，已知混合氣體進(jìn)、出塔的濃度，吸收劑進(jìn)塔濃度，確定吸收劑用量確定吸收劑用量v吸收塔工藝尺寸吸收塔工藝尺寸塔徑、塔有效段高度塔徑、塔有效段高度理論板數(shù)理論板數(shù)v吸收流程吸收流程逆流逆流濃端：濃端：“1”，塔底，塔底稀端：稀端：“2”，塔頂，塔頂L,X2L,X1mnV,Y2V,Y1YX濃度：摩爾比表示，流量用惰性氣體或溶質(zhì)流量表示濃度：摩爾比表示，流量用惰性氣體或溶質(zhì)流量表示 即

3、即V，L為常數(shù)為常數(shù)溶質(zhì)回收率溶質(zhì)回收率:A A AKmolKmol被吸收的混合氣體中121VYVYVY121YYY第二章第二章 吸收吸收 2.3.1 吸收塔的物料衡算與操作線方程吸收塔的物料衡算與操作線方程v全塔物料衡算全塔物料衡算已知已知X2、Y1和和Y2（由回收率確定），求（由回收率確定），求X1L,X2L,X1mnV,Y2V,Y1YX1221VYLXVYLX1212()()V YYL XXv操作線方程操作線方程22VYLXVYLX22()LLYXYXVV11()LLYXYXVV或v操作線操作線直線，過直線，過B（X1，Y1）和）和T（X2，Y2）2211()()LLYXYXVVY1Y2

4、YX2X1XY*=f(X)BT吸收：操作線位于平衡線上方吸收：操作線位于平衡線上方第二章第二章 吸收吸收 2.3.2 吸收劑用量吸收劑用量v 一般由生產(chǎn)任務(wù)可知：一般由生產(chǎn)任務(wù)可知：V，Y1，Y2，X2v L由設(shè)計(jì)者確定由設(shè)計(jì)者確定Y1Y2X2X1X1*BTB*Y1Y2X2X1X1BTB22()LLYXYXVVL減少，減少，L/V減少，減少，X1增大，當(dāng)增大，當(dāng)X1X1*，推動力為零，推動力為零L減少，減少，當(dāng)操作線與平衡線相切，推動力為零減少，減少，當(dāng)操作線與平衡線相切，推動力為零推動力為零時，推動力為零時，( L/V)min，Lmin最小最小Lmin適宜適宜L：經(jīng)濟(jì)衡量：經(jīng)濟(jì)衡量L（1.1

5、2.0）Lmin1*122LVYXXY min（）1122LVYXXY min（）v 例例2-8，P104，注意單位換算，注意單位換算第二章第二章 吸收吸收 2.3.4 填料層高度的計(jì)算填料層高度的計(jì)算(1)v 填料層高度的基本計(jì)算填料層高度的基本計(jì)算12*YYYVdYZK aYY12*XXXLdXZK aXXa a 有效比表面有效比表面： 被流動的液體膜層覆蓋的填料表面。被流動的液體膜層覆蓋的填料表面。 與與填料填料形狀、尺寸填充情況有關(guān)；形狀、尺寸填充情況有關(guān)；流體流體流動情況有關(guān)流動情況有關(guān) 難測定難測定KYa 氣相氣相 總總體積吸收系數(shù)體積吸收系數(shù)(Kmol.m-3.s-1)Kxa 液

6、相液相 總總體積吸收系數(shù)體積吸收系數(shù)第二章第二章 吸收吸收 2.3.4 填料層高度的計(jì)算填料層高度的計(jì)算(2)v 傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)12*YYYYVYZKYdaGYOVHK a令，12OG*NYYdYYY令單位單位無因次無因次, 即即氣相總氣相總傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)單位單位m,即即氣相總氣相總傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度OGOGZHN12*XXXXXLdXZK aLXOLHK a令，液相總液相總傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度12*OXLXXXNXd令液相總液相總傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)OLOLZHN填料高度傳質(zhì)單元高度填料高度傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)第二章第二章 吸收吸

7、收 2.3.4 填料層高度的計(jì)算填料層高度的計(jì)算(3)v 傳質(zhì)單元高度物理意義傳質(zhì)單元高度物理意義OGOGZHN設(shè)填料高度恰等于一個傳質(zhì)單元高度設(shè)填料高度恰等于一個傳質(zhì)單元高度OGZH12OG*N1YYdYYY即 *YY（過程推動力）*YYm平均推動力（）代入12OG*N)1(YYmYYdY則：12*12OGYY1N()()1YmYmdYYYYY即：*12()YYmYY即：若通過一段若通過一段填料高度填料高度前后濃度變前后濃度變化（化（Y1-Y2）恰好等于此段填料內(nèi)）恰好等于此段填料內(nèi)的總推動力的平均值的總推動力的平均值(Y-Y* )mY2Y1HOGY2Y1X2X2(Y-Y* )m第二章第二章

8、 吸收吸收 2.3.4 填料層高度的計(jì)算填料層高度的計(jì)算(4)v 傳質(zhì)單元高度的影響因素傳質(zhì)單元高度的影響因素YOGVHK a與（與（V/ )、KYa（反映傳質(zhì)阻力、填料性能、潤濕情況等）有關(guān)（反映傳質(zhì)阻力、填料性能、潤濕情況等）有關(guān)對每種填料而言，傳質(zhì)單元高度變化不大，對每種填料而言，傳質(zhì)單元高度變化不大，查有關(guān)資料或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算查有關(guān)資料或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算v 傳質(zhì)單元數(shù)的影響因素傳質(zhì)單元數(shù)的影響因素12*OGNYYYYdY反應(yīng)吸收過程的難易程度：任務(wù)所要求的氣體濃度變化（反應(yīng)吸收過程的難易程度：任務(wù)所要求的氣體濃度變化（Y1-Y2） 過程的推動力（過程的推動力（Y-Y*)作業(yè)nP142：9第二章第二章 吸收吸收填料層高度的基本計(jì)算填料層高度的基本計(jì)算L,X2L,X1V,Y2V,Y1YY+dYXX+dXdZ 對微元對微元作物料衡算作物料衡算，單位時間內(nèi)傳質(zhì)的量，單位時間內(nèi)傳質(zhì)的量dGAdGA=VdY=LdX (Kmol/s) 微元內(nèi)，認(rèn)為微元內(nèi)，認(rèn)為NA(Kmol.m-2.s-1)不變（沿塔高，濃度不變（沿塔高，濃度變化，變化，NA變化），由變化），由傳質(zhì)速率傳質(zhì)速率計(jì)算計(jì)算dGAdGA= NA dA = NA(adZ)截截面面積積其中其中 NAKY（Y