化工原理下冊第二章吸收1027

1、1習題課習題課21、汽液相平衡、汽液相平衡2、吸附動力學方程（汽液傳質(zhì)方程）、吸附動力學方程（汽液傳質(zhì)方程）3、吸附塔的基本原理、吸附塔的基本原理31.掌握吸收過程的基本概念掌握吸收過程的基本概念2.熟練進行吸收塔的計算熟練進行吸收塔的計算一一.要求要求二二.主要公式主要公式稀溶液：亨利定律稀溶液：亨利定律Exp*AHcpA*Amxy *mXY*pEm SSEMH1- xXx4擴散通量擴散通量：單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截面積單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截面積擴散的物質(zhì)量，擴散的物質(zhì)量，J表示，表示， kmol/(m2s)。表征擴散過程進行的快慢表征擴散過程進行的快慢 1、單相內(nèi)

2、物質(zhì)傳遞的機理：、單相內(nèi)物質(zhì)傳遞的機理：分子擴散，對流傳質(zhì)分子擴散，對流傳質(zhì)分子擴散分子擴散：在在靜止或滯流流體內(nèi)部靜止或滯流流體內(nèi)部，若某一組分，若某一組分存在濃度存在濃度差差，則，則因分子無規(guī)則的熱運動因分子無規(guī)則的熱運動使該組分由濃度較高處傳遞至濃使該組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處，這種現(xiàn)象稱為分子擴散。度較低處，這種現(xiàn)象稱為分子擴散。zcDJddAABA溫度、總壓一定，組分溫度、總壓一定，組分A在擴散方向上任一在擴散方向上任一 點處的擴散通量與點處的擴散通量與該處該處A的濃度梯度成正比。的濃度梯度成正比。5氣相中的穩(wěn)態(tài)分子擴散氣相中的穩(wěn)態(tài)分子擴散分子擴散兩種形式：分子擴散兩種形式：等

3、分子反向擴散，單向擴散等分子反向擴散，單向擴散。等分子反向擴散及速率方程等分子反向擴散及速率方程 單向擴散及速率方程等分子反向擴散和主體流動單向擴散及速率方程等分子反向擴散和主體流動)(A2A1AcczDN)(A2A1AppRTzDN)p(ppRTDpNiAAGBmGA)cc(ccDNSALiAmLA、BmppSmccB2B1BmB2B1lnppppp漂流因數(shù)6D pDTpTDpTfD )(75. 1，氣體氣體D DTTDTfD )( ，液體液體7（1）氣液兩相存在一個）氣液兩相存在一個穩(wěn)定的相界面穩(wěn)定的相界面，界面兩側存在穩(wěn)定的，界面兩側存在穩(wěn)定的氣膜氣膜和液膜和液膜。膜內(nèi)為。膜內(nèi)為層流層流

4、，A以以分子擴散分子擴散方式通過氣膜和液膜。方式通過氣膜和液膜。（2）相界面相界面處兩相達平衡，處兩相達平衡，無擴散阻力無擴散阻力。 （3）有效）有效膜以外膜以外主體中，充分湍動，溶質(zhì)主要以主體中，充分湍動，溶質(zhì)主要以渦流擴散渦流擴散的形的形式傳質(zhì)。式傳質(zhì)。 雙膜模型也稱為雙膜模型也稱為雙膜阻力雙膜阻力模型模型 適用于描述具有適用于描述具有的系統(tǒng)及的系統(tǒng)及速度不高速度不高的兩流體間的傳質(zhì)的兩流體間的傳質(zhì)4、雙膜模型的基本論點雙膜模型的基本論點8)(AxxkNix)cc(kNALiALA)pp(kNiAAGGA)(AiyyykN)(*ALAGGAppKN)(*AyyKNy)cc(KNAL*AGL

5、A)(*AxxKNx5、吸收速率方程、吸收速率方程GpkkyLckkxLGHKKxyKmKyKpKGxKcKLAYAANKYYAXAANKXX9GLG1 1 1kHkKGLL 1 1kHkK 1 1yxykkmKyxxmkkK111氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3s） aKyaKx液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m3s） 體積傳質(zhì)系數(shù)的物理意義： 在單位推動力下，單位時間，單位體積填料層內(nèi)吸收的溶質(zhì)量。 106.物料衡算物料衡算 V V（Y Y1 1Y Y2 2）= =L L（X X1 1X X2 2） 全塔全塔B()SSaaBLLYXYXVV()SSbbBBLLYXYXVV塔頂與塔任一截

6、面塔頂與塔任一截面塔底與塔任一截面塔底與塔任一截面()BbabaBbbV YYYYV YYX1=X2V（Y1Y2）/LY2=Y1（1） 回收率回收率吸收液濃度吸收液濃度11液氣比液氣比定義：定義：12*12minSBLYYVXXmin(1.12.0)SSBBLLVV1212minSBLYYVY mX12*12minSBLYYVXX1212minSBLYYVY mX1212SBLYYVXX12a.傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度 aKVHYOG，m。 填料性能、流動狀況填料性能、流動狀況 7. 塔高計算塔高計算Z=傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)13b.傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù) 對數(shù)平均推動力法對數(shù)平均推動力法OGN

7、m21YYY2121mYlnYYYY 吸收因數(shù)法吸收因數(shù)法SYYYYSSN2221OG1ln11的意義：反映了的意義：反映了A吸收率的高低。吸收率的高低。 2221YYYY14參數(shù)參數(shù)S的意義：反映了吸收過程推動力的大小，其值為平衡的意義：反映了吸收過程推動力的大小，其值為平衡線斜率與吸收操作線斜率的比值。線斜率與吸收操作線斜率的比值。 c c理論板數(shù)理論板數(shù)111ln1lnbaTaaymxNAAymxA克列姆塞爾方程AAAASNNln1ln1OGT當當 A=1時時 NT=NOG A1時時 NTNOG ANOG151.吸收進行的依據(jù)是什么？吸收過程受那些因素影響？吸收進行的依據(jù)是什么？吸收過程

8、受那些因素影響？2.雙膜理論的基本觀點是什么？如何強化吸收過程？雙膜理論的基本觀點是什么？如何強化吸收過程？3.從亨利定律如何判斷難溶氣體和易溶氣體？什么叫氣膜控制，什么從亨利定律如何判斷難溶氣體和易溶氣體？什么叫氣膜控制，什么叫液膜控制？各有什么條件叫液膜控制？各有什么條件?4.已知氣體中已知氣體中y=0.1 ，液相中，液相中x=0.05 ，平衡關系為，平衡關系為y0.94x問過程是問過程是吸收還是解吸？其氣相和液相推動力各為多少？其過程進行的最終吸收還是解吸？其氣相和液相推動力各為多少？其過程進行的最終極限氣相濃度和液相濃度各為多少？極限氣相濃度和液相濃度各為多少？5.對某吸收過程，進塔氣

9、對某吸收過程，進塔氣,液濃度固定，采用逆流，是否塔無限高時，液濃度固定，采用逆流，是否塔無限高時，則出塔氣濃度可無限降低，而出塔液濃度可無限增濃，為什么？則出塔氣濃度可無限降低，而出塔液濃度可無限增濃，為什么？基本概念：基本概念：166.解吸因數(shù)解吸因數(shù)S=mV/L的幾何意義時什么？它的大小對吸收過程有什么的幾何意義時什么？它的大小對吸收過程有什么影響？影響？7.傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)NOG的物理意義是什么？它有幾種算法？什么條件？的物理意義是什么？它有幾種算法？什么條件？8.當當L/V固定，及進塔氣濃度固定，及進塔氣濃度y1和吸收率固定，和吸收率固定，試在圖中討論吸收劑進口濃度試在圖中討論吸收

10、劑進口濃度x2變動時，操變動時，操作線的變化情況，如圖吸收過程，作線的變化情況，如圖吸收過程，x1 的最大的最大濃度可否達到濃度可否達到x1*。（塔高不固定）。（塔高不固定）9. 用填料塔吸收某混合氣，用生產(chǎn)需處理氣體量加大，而要求吸收用填料塔吸收某混合氣，用生產(chǎn)需處理氣體量加大，而要求吸收率不變。有人說，只要按比例加大吸收劑用量即可！這是否可行？率不變。有人說，只要按比例加大吸收劑用量即可！這是否可行？171 1、若吸收劑入塔濃度、若吸收劑入塔濃度X2X2降低，其它操作條件不變，吸收結果將使吸降低，其它操作條件不變，吸收結果將使吸收率收率 。（增大、減小、不變）。（增大、減小、不變）2 2、

11、含、含SOSO2 2為為10%(10%(體積體積) )的氣體混合物與濃度的氣體混合物與濃度c c為為0.02 kmol/m0.02 kmol/m3 3的的SOSO2 2水水溶液在一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為溶液在一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為p p* *=1.62c (=1.62c (大氣壓大氣壓) )，以氣相組成表示的傳質(zhì)總推動力為，以氣相組成表示的傳質(zhì)總推動力為 。以液相組成表示的傳質(zhì)總推動力為以液相組成表示的傳質(zhì)總推動力為 . .3 3、吸收因數(shù)、吸收因數(shù)A A在在Y-XY-X圖上的幾何意義是圖上的幾何意義是 。脫吸因數(shù)脫吸因數(shù)S S在在Y-XY-X圖上

12、的幾何意義是圖上的幾何意義是 . .0.0676 atm0.0676 atm0.0417 kmol/m30.0417 kmol/m3增大增大操作線斜率與平衡線斜率之比操作線斜率與平衡線斜率之比平衡線斜率與操作線斜率之比平衡線斜率與操作線斜率之比4 4、吸收劑用量增加，操作線斜率、吸收劑用量增加，操作線斜率_，吸收推動力，吸收推動力_._.5 5、雙膜理論認為，吸收阻力主要集中在界面兩側的、雙膜理論認為，吸收阻力主要集中在界面兩側的_和和_之中之中. .填空填空增大增大增大增大液膜液膜氣膜氣膜180582. 0055. 01055. 01111 yyY(1)出塔尾氣組成出塔尾氣組成已知已知y1=

13、0.055，X2=0，A A=0.95 計算題計算題19836. 0088. 0/0582. 000291. 00582. 0/)(2121min XmYYYVL338. 1836. 06 . 1)(6 . 1min VLVL（2）吸收劑用量）吸收劑用量最小液氣比為最小液氣比為操作液氣比為操作液氣比為00291. 0)95. 01(0582. 0)1(12 AYY 0029. 000291. 010291. 01222 YYy202 2、一逆流操作的常壓填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)、一逆流操作的常壓填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A A，入塔氣體中含入塔氣體中含A l%(A l%(

14、摩爾比摩爾比) )，經(jīng)吸收后溶質(zhì)，經(jīng)吸收后溶質(zhì)A A被回收了被回收了80% 80% ，此時水，此時水的用量為最小用量的的用量為最小用量的1.51.5倍，平衡線的斜率為倍，平衡線的斜率為1 1，氣相總傳質(zhì)單元高，氣相總傳質(zhì)單元高度為度為lmlm，試求填料層所需高度。，試求填料層所需高度。解：已知解：已知Y1=0.01，X2=0，m=1，0.80.8 Y2=Y1（1-）=0.01（1-0.8）=0.002吸收劑用量吸收劑用量由由VG（1-y1）=52 2(1-0.055)=49.14mol/h(1-0.055)=49.14mol/hL1.338V1.338 849.1449.1465.75mol/

15、h65.75mol/h65.7565.7518181010-3-31.183kg/h1.183kg/h21SYYYYSSN2221OG1ln11=3.06 Z=HOGNOG=13.06=3.06m121min2YYLYVXm=（0.01-0.002）/0.01=0.8L/V=1.5（L/V）min=1.2S=mV/L=1/1.2=0.833223、在常壓逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇?、在常壓逆流操作的填料塔?nèi)，用純?nèi)軇㏒ 吸收混合氣體中的可溶吸收混合氣體中的可溶組分組分B 。入塔氣體中。入塔氣體中B 的摩爾分率為的摩爾分率為0.03，要求吸收率為，要求吸收率為95% 。已。已知操作條件下的解吸因

16、數(shù)知操作條件下的解吸因數(shù)(S)為為0.8 ，物系服從亨利定律，與入塔氣，物系服從亨利定律，與入塔氣體成平衡的液相濃度為體成平衡的液相濃度為0.03 （摩爾分率）。（摩爾分率）。 試計算：操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；試計算：操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)； 出塔液體的濃度；出塔液體的濃度； 完成上述分離任務所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)完成上述分離任務所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG。解：已知解：已知y1=0.03，X2=0， 0.950.95，S=0.8,yS=0.8,ymxmx 0.03m0.03， m1 ，yx Y1=y1 /(1-y1)0.031Y2=Y1(1- )0.0310.050.001523

17、3、NOG=1/(1-S)ln(1-S)Y1/Y2+S=7.843(L/V)min=(Y1-Y2)/(Y1/m)= (0.031-0.0015)/(0.031)= 0.95L/V=m/S=1/0.8=1.25(L/V)/ (L/V)min=1.3162、L/V=(Y1-Y2)/(X1-X2)X1=(Y1-Y2)/( L/V)= (0.031-0.0015)/1.25= 0.0236x1=X1/(X1+1)= 0.0231244、某吸收系統(tǒng)、某吸收系統(tǒng)y2x，入塔氣含組分，入塔氣含組分6（體積），回收率（體積），回收率90（摩爾比），用清水吸收，用水量為（摩爾比），用清水吸收，用水量為1800k

18、g/h。求求1）液氣比（）液氣比（V/L）。）。2）如果操作線與平行線平行，且知塔）如果操作線與平行線平行，且知塔D1m，KYa25.5Kmol/m3.h 。求出塔液。求出塔液X，及塔填料層，及塔填料層Z。已知：已知： y=2x, y1=6%, X2=0,=90%, L=1800Kg/h, D=1m, Kya=25.5kmol/m3.h求求（1）(L/V)min （2）當操作線與平衡性平行時，求）當操作線與平衡性平行時，求X1和和Z解：解：1110.060.06411 0.06yYy2110.064 1 0.90.0064YY2512*min120.0640.00641.80.064/2YYLVXX2LmV2:當兩線平行時，斜率相同當兩線平行時，斜率相同1212YYLVXX1210.0640.00640.2882YYXLV26OGOGZHNaKVHYOG2LVL=1800Kg/h=1800/18=100Kmol/hV=50Kmol/hOG502.503.14 125.54YVHmK a由于兩線平行由于兩線平行12121212OG*m112220.0640.00649.000.0064YYYYYYYYNYYYYYY2.5 922.5OGOGZHNm275、 某吸收塔在某吸收塔在101.325kpa,293k下用清水吸收