化工原理第五章吸收塔的計(jì)算

1、2021-12-14【吸收塔的計(jì)算內(nèi)容吸收塔的計(jì)算內(nèi)容 】1、設(shè)計(jì)型計(jì)算、設(shè)計(jì)型計(jì)算（1）吸收塔的塔徑塔徑；（2）吸收塔的塔高塔高等。2、操作型計(jì)算、操作型計(jì)算（1）吸收劑的用量用量；（2）吸收液的濃度濃度；（3）在物系、塔設(shè)備一定的情況下，對(duì)指定的生產(chǎn)任務(wù)，核算塔設(shè)備是否合用塔設(shè)備是否合用。 2021-12-14一、物料衡算和操作線方程一、物料衡算和操作線方程1、物料衡算、物料衡算G單位時(shí)間通過任一塔截面惰性氣體惰性氣體的量，kmol/s；L單位時(shí)間通過任一塔截面的純吸收劑純吸收劑的量，kmol/s；Y任一截面上混合氣體中混合氣體中溶質(zhì)的摩爾比， X任一截面上吸收劑中吸收劑中溶質(zhì)的摩爾比。

2、G, Y2 L, X2 G, Y m n L, X G，Y1 L, X1 逆逆流流吸吸收收操操作作線線推推導(dǎo)導(dǎo)示示意意圖圖 物料衡算示意圖物料衡算示意圖2021-12-14【假設(shè)假設(shè)】溶劑不揮發(fā)，惰性氣體不溶于溶劑（即操作操作過程中過程中L、G為常數(shù)為常數(shù)）。以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，在全塔全塔范圍內(nèi)范圍內(nèi)，對(duì)溶質(zhì)A作物料衡算得：全塔的物料衡算式全塔的物料衡算式（進(jìn)入量引出量進(jìn)入量引出量）1221LXGYLXGY或 )()(2121XXLYYG G, Y2 L, X2 G, Y1 L, X1 物料衡算示意圖物料衡算示意圖 2021-12-14（1）吸收液的濃度吸收液的濃度)(2121YYLGXX【有關(guān)

3、計(jì)算有關(guān)計(jì)算】 G, Y2 L, X2 G, Y1 L, X1 物料衡算示意圖物料衡算示意圖 據(jù) )()(2121XXLYYG【結(jié)論結(jié)論】吸收液的濃度取決于混合氣體進(jìn)出設(shè)備的組成Y1、Y2以及吸收劑的組成X2。2021-12-14（2）溶質(zhì)的回收率溶質(zhì)的回收率【定義定義】進(jìn)塔氣體中的溶質(zhì)量被吸收的溶質(zhì)量121121)(YYYGYYYG【計(jì)算公式計(jì)算公式】塔底、塔頂組成與回收率之間的關(guān)系塔底、塔頂組成與回收率之間的關(guān)系)1 (12YY G, Y2 L, X2 G, Y1 L, X1 物料衡算示意圖物料衡算示意圖 【應(yīng)用應(yīng)用】可通過控制吸收尾氣的組成Y2調(diào)節(jié)溶質(zhì)的回收率。2021-12-142、吸

4、收操作線方程與操作線、吸收操作線方程與操作線 逆流吸收塔內(nèi)任取mn截面，在截面截面mn與塔頂間與塔頂間對(duì)溶質(zhì)A進(jìn)行物料衡算： GY+LX2=GY2+LX或 )(22XGLYXGLY G, Y2 L, X2 G, Y m n L, X G，Y1 L, X1 逆流吸收操作線推導(dǎo)示意圖逆流吸收操作線推導(dǎo)示意圖 （進(jìn)入量引出量進(jìn)入量引出量）2021-12-14 若在塔底與塔內(nèi)任一截面塔底與塔內(nèi)任一截面mn間間對(duì)溶質(zhì)A作物料衡算，則得到：11LXGYLXGY或 )(11XGLYXGLY【說明說明】以上兩式均稱為吸收吸收操作線方程操作線方程。 G, Y2 L, X2 G, Y m n L, X G，Y1

5、L, X1 逆流吸收操作線推導(dǎo)示意圖逆流吸收操作線推導(dǎo)示意圖 2021-12-14【逆流吸收操作線方程的有關(guān)討論逆流吸收操作線方程的有關(guān)討論】 （1）【作用作用】表明了塔內(nèi)任任一截面上氣相組成一截面上氣相組成Y與液相組與液相組成成X之間的關(guān)系之間的關(guān)系。)(11XGLYXGLY)(22XGLYXGLYG, Y2 L, X2 G, Y m n L, X G，Y1 L, X1 逆流吸收操作線推導(dǎo)示意圖逆流吸收操作線推導(dǎo)示意圖 【問題問題】與Y*=mX有何不同？2021-12-14（2）【特點(diǎn)特點(diǎn)】當(dāng)定態(tài)連續(xù)吸收時(shí)，若L、G一定，Y1、X1恒定，則該吸收操作線在XY直角坐標(biāo)圖上為直角坐標(biāo)圖上為一直線

6、一直線，通過塔頂塔頂A（X2，Y2）及塔底塔底B（X1， Y1），其斜率為L/G?！径x定義】L/G 稱為吸收操作的液氣比液氣比。)(11XGLYXGLY)(22XGLYXGLY2021-12-14變換氣變換氣 CO+H2O=CO2+H2 （ Y1 含CO21640%）凈化氣凈化氣 H 2 （Y2 含CO21.5%）1油水分離器；油水分離器；2吸收塔；吸收塔；3分離器；分離器；4溶劑泵；溶劑泵；5溶劑冷卻器；溶劑冷卻器；6閃蒸槽；閃蒸槽；7常解再生塔；常解再生塔；8氣提鼓風(fēng)機(jī)；氣提鼓風(fēng)機(jī)；9中間貯槽；中間貯槽；10洗滌塔；洗滌塔；11洗滌液泵；洗滌液泵；12羅茨鼓風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)碳酸丙烯酯脫碳常

7、壓吸收空氣氣提再生工藝流程圖碳酸丙烯酯脫碳常壓吸收空氣氣提再生工藝流程圖吸收塔吸收塔解吸塔解吸塔GLX2X12021-12-14)(11XGLYXGLY)(22XGLYXGLYYY1YY2XXX1X2Y=f(X)吸收操作線吸收操作線G, Y2 L, X2 G, Y m n L, X G，Y1 L, X1 0塔頂塔頂塔底塔底斜率斜率L/GY*【說明說明】（1）塔內(nèi)的氣液相組成沿操作線連續(xù)改變；（2）操作線上的任一點(diǎn)任一點(diǎn)代表塔內(nèi)某一截面某一截面的氣液兩相組成。2021-12-14（3）吸收操作線僅與液氣比、塔底及塔頂溶質(zhì)組成有關(guān)有關(guān)，與系統(tǒng)的平衡關(guān)系、塔型及操作條件T、p無無關(guān)關(guān)。（4）吸收操作

8、時(shí)，Y Y*或X* X，故吸收操作線在吸收操作線在平衡線平衡線Y*f(X)的上方的上方，操作線離平衡線愈遠(yuǎn)吸收的推動(dòng)力愈大；（5）對(duì)于解吸操作解吸操作，YY*或X*X，故解吸操作線在平衡線的下方下方。)(11XGLYXGLY)(22XGLYXGLY2021-12-14YY1YY2XXX1X2Y=f(X)吸收推動(dòng)力吸收推動(dòng)力0X*Y*)(*YYKNYA)(*XXKNXA吸收推動(dòng)力吸收推動(dòng)力YY*吸收推動(dòng)力吸收推動(dòng)力X*X2021-12-14YY1YY2XXY=f(X)吸收推動(dòng)力吸收推動(dòng)力0Y*)(*YYKNYA)(*XXKNXA吸收推動(dòng)力吸收推動(dòng)力YY*Y*Y【說明說明】吸收推動(dòng)力YY*0Y1Y

9、1*=0YY*=02021-12-142、操作液氣比對(duì)吸收操作的影響、操作液氣比對(duì)吸收操作的影響 【設(shè)備費(fèi)用降低設(shè)備費(fèi)用降低 】增大吸收劑用量增大吸收劑用量，操作線的斜率變大，操作線往上抬。在此情況下，操作線遠(yuǎn)離平操作線遠(yuǎn)離平衡線，吸收的推動(dòng)力增大衡線，吸收的推動(dòng)力增大，若欲達(dá)到一定吸收效果，則所需的塔高將減小，設(shè)備費(fèi)用設(shè)備費(fèi)用會(huì)減少?！静僮髻M(fèi)用增加操作費(fèi)用增加 】吸收劑用量增加到一定程度后，塔高減小的幅度就不顯著，而吸收劑消耗量卻過大，造成輸送及吸收劑再生等操作費(fèi)用操作費(fèi)用劇增。（1）增大吸收劑用量對(duì)吸收操作的影響）增大吸收劑用量對(duì)吸收操作的影響2021-12-14增大吸收劑用量增大吸收劑用

10、量，所需的塔高將減小，設(shè)設(shè)備費(fèi)用備費(fèi)用會(huì)減少。增大吸收劑用量增大吸收劑用量，會(huì)造成輸送及吸收劑再生等操作費(fèi)用操作費(fèi)用增大。2021-12-14【設(shè)備費(fèi)用增加設(shè)備費(fèi)用增加】減少吸收劑用量減少吸收劑用量，操作線的斜率變小，操作線往下壓。在此情況下，操作線靠近平操作線靠近平衡線，吸收的推動(dòng)力減小衡線，吸收的推動(dòng)力減小，若欲達(dá)到一定吸收效果，則所需的塔高將增大，設(shè)備費(fèi)用設(shè)備費(fèi)用會(huì)增加。【操作費(fèi)用降低操作費(fèi)用降低 】隨著吸收劑用量的減少，吸收后所獲得的吸收液濃度吸收液濃度會(huì)增大，降低了解吸工段的難度；同時(shí)吸收劑消耗量吸收劑消耗量也會(huì)較少，輸送及吸收劑再生等操作費(fèi)用操作費(fèi)用減少。（2）減少吸收劑用量對(duì)吸收

11、操作的影響）減少吸收劑用量對(duì)吸收操作的影響2021-12-14減小吸收劑用量減小吸收劑用量，所需的塔高將增大，設(shè)設(shè)備費(fèi)用備費(fèi)用會(huì)增加。減小吸收劑用量減小吸收劑用量，降低了解吸工段的難度；同時(shí)吸收劑消耗量吸收劑消耗量也會(huì)較少，輸送及吸收劑再生等操作費(fèi)用操作費(fèi)用減少?！窘Y(jié)論結(jié)論】吸收過程的吸收劑用量增大或者減小，會(huì)使得設(shè)備設(shè)備費(fèi)用費(fèi)用或者操作費(fèi)用操作費(fèi)用兩項(xiàng)中的一項(xiàng)增加。因此，吸收過程的吸收劑用量過大過大或者過小過小，都不利于吸收操作。2021-12-14【確定原則確定原則】應(yīng)選擇適宜的液氣比適宜的液氣比，使設(shè)備費(fèi)和操使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)之和最小作費(fèi)之和最小?！敬_定方法確定方法】根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通常

12、吸收劑用量通常吸收劑用量為最小用量的為最小用量的1.12.0倍倍，即： 3、吸收劑用量的確定、吸收劑用量的確定 L適宜=（1.12.0）Lmin min0 . 21 . 1GLGL）（適宜或2021-12-14LL適宜適宜 費(fèi)費(fèi) 用用 總費(fèi)用總費(fèi)用設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi) 操作費(fèi)操作費(fèi)L適宜適宜=（1.12.0）Lmin2021-12-144、最小液氣比的確定、最小液氣比的確定 （1）圖解法）圖解法 【方法一方法一】（1）在X-Y圖上分別畫出平平衡線衡線與操作線操作線；（2）根據(jù)交點(diǎn)坐標(biāo)交點(diǎn)坐標(biāo)值計(jì)算：2*121minXXYYGL斜率（斜率（L/G）min操作線操作線平衡線平衡線2021-12-14（1）

13、過點(diǎn)（過點(diǎn)（X2，Y2）作平衡線的切線作平衡線的切線；（2）水平線YY1與切線相交于點(diǎn)（X1,max，Y1），則可按下式計(jì)算最小液氣比： 2max, 121minXXYYGL【方法二方法二】操作線與平衡線相切，則：)(*XfY 1Y2Y2X1Xmax, 1X2021-12-14（2）解析法）解析法 若平衡關(guān)系符合亨利定律平衡關(guān)系符合亨利定律，則采用下列解析式計(jì)算最小液氣比 ：2121minXmYYYGLmYX1*1由于Y1Y2X2X1*2021-12-14【例例】用清水在常壓塔內(nèi)吸收含SO2 9%(mol)的氣體。溫度為20，逆流操作，處理量為1m3/s。要求SO2的回收率回收率為95%，吸收

14、劑用量吸收劑用量為最小吸收劑用量為最小吸收劑用量的120%。求吸收后吸收液的濃度和吸收用水量。已知操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y*=31.13X 2021-12-14099. 009. 0109. 01111yyY2121min/)(XmYYYGL6 .29013.31099. 000495. 0099. 0)(minGL【解解】已知 y10.09 950.95 Y2(1)Y1(10.95)0.0990.00495 據(jù) Y*31.13X 知： m31.13據(jù) 2021-12-142121XXYYGL5 .35000495. 0099. 01X)/(85.3709. 012932734 .2210

15、00smolG）（據(jù) 可解得吸收液的濃度吸收液的濃度為 X1=0.00265故吸收用水量吸收用水量為：L35.5G35.537.851343(mol/s)1.343(kmol/s) L120Lmin1.2Lmin5 .356 .292 . 1)(2 . 1minGLGL全塔的物料衡算式全塔的物料衡算式2021-12-14三、吸收塔填料層高度的計(jì)算三、吸收塔填料層高度的計(jì)算 1、填料塔的高度、填料塔的高度封頭封頭塔頂塔頂空間空間塔底塔底空間空間裙座裙座【說明說明】填料塔的高度主要決定于填料層填料層高度高度。2021-12-14H塔高(從A到B，不包括封頭、裙座高)，m；Z填料層高，m；Hf裝置液

16、體再分布器的空間高，m；Hd塔頂空間高(不包括封頭部分)，m，一般取Hd=0.81.4m；Hb塔底空間高(不包括封頭部分)，m，一般取Hb=1.21.5m； n填料層分層數(shù) HHd十十Z十十(n1)Hf十十Hb HdHfHb2021-12-14【說明說明】由于液體再分布器、噴淋裝置、支承裝置、捕沫器等的結(jié)構(gòu)不同時(shí)其高度不同，當(dāng)一時(shí)無法準(zhǔn)確確定時(shí)，也可采用下式近似計(jì)算近似計(jì)算塔高： H=1.2Z+Hd+Hb Hd塔頂空間高(不包括封頭部分)，m；Hb塔底空間高(不包括封頭部分)，m。【填料塔高度的近似計(jì)算填料塔高度的近似計(jì)算】2021-12-142、填料層高度的基本計(jì)算式、填料層高度的基本計(jì)算式

17、（1）填料層高度的計(jì)算依據(jù)）填料層高度的計(jì)算依據(jù)物料衡算式；傳質(zhì)速率方程式?！静僮魈攸c(diǎn)操作特點(diǎn)】在填料塔內(nèi)任一截面上的吸收的推動(dòng)力（YY*）均沿塔高連續(xù)變化，所以不同截面上不同截面上的傳質(zhì)速率各不相同的傳質(zhì)速率各不相同。【處理方法處理方法】不能對(duì)全塔進(jìn)行計(jì)算，只可首先對(duì)一微分段計(jì)算，得到微分式微分式；然后得到積分式積分式運(yùn)用于全塔。2021-12-14逆流吸收塔內(nèi)的吸收推動(dòng)力逆流吸收塔內(nèi)的吸收推動(dòng)力【特點(diǎn)特點(diǎn)】任一截面上的吸收的推動(dòng)力推動(dòng)力均沿塔高連續(xù)變化。)(*AAAYYYKN)(*AAAXXXKN2021-12-14其中 a 單位體積填料所具有的相際傳質(zhì)面積，m2/m3；稱為有有效比表面積

18、效比表面積。（被吸收劑濕潤的填被吸收劑濕潤的填料表面積料表面積） 填料塔的塔截面積塔截面積，m2。 微分填料層微分填料層的傳質(zhì)面積為： dZadA（2）吸收塔填料層高度微分計(jì)算式）吸收塔填料層高度微分計(jì)算式2021-12-14拉西環(huán)填料拉西環(huán)填料比表面積比表面積填料的數(shù)量填料的數(shù)量/m3單個(gè)填料的表面積單個(gè)填料的表面積2021-12-14堆放在塔內(nèi)的填料堆放在塔內(nèi)的填料有效比表面積有效比表面積a 單位體積填料被吸收劑濕潤的填料表面積被吸收劑濕潤的填料表面積2021-12-14 定態(tài)吸收定態(tài)吸收時(shí)，氣相中溶質(zhì)減少的量等于液相中溶氣相中溶質(zhì)減少的量等于液相中溶質(zhì)增加的量質(zhì)增加的量，即：XLYGFd

19、ddA式中 FA單位時(shí)間吸收溶質(zhì)的量，kmol/s； NA為微元填料層內(nèi)溶質(zhì)的傳質(zhì)速率，在微分層內(nèi)可視為定值，kmol/m2s； 物料衡算式物料衡算式 微分填料層微分填料層dZ段內(nèi)吸收溶質(zhì)的量吸收溶質(zhì)的量為： )d(ddAAAZaNANF傳質(zhì)速率計(jì)算式傳質(zhì)速率計(jì)算式2021-12-14將吸收速率方程 )(*AYYKNY代入上式得 ZaYYKdZaNFYAd)(d*A與 dFAGdY 聯(lián)立后可得：*ddYYYaKGZY吸收塔填料層高度吸收塔填料層高度微分計(jì)算式微分計(jì)算式 GdYZaYYKYd)(*（氣液兩相之間傳遞的量氣相中減少的量氣液兩相之間傳遞的量氣相中減少的量）2021-12-14【計(jì)算前

20、提計(jì)算前提】 （1）當(dāng)吸收塔定態(tài)操作定態(tài)操作時(shí)，G、L、a既不隨時(shí)間而變化，也不隨截面位置變化。（2）低濃度吸收低濃度吸收，在全塔范圍內(nèi)氣液相的物性變化都較小，通常KY、KX可視為常數(shù)，將前式積分得：1212 * *d)(dYYYYYYYYYaKGYYaKYGZ低濃度定態(tài)低濃度定態(tài)吸收塔填料層高度吸收塔填料層高度積分計(jì)算式積分計(jì)算式 （3）吸收塔填料層高度積分計(jì)算式）吸收塔填料層高度積分計(jì)算式2021-12-143、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)（1）傳質(zhì)單元高度）傳質(zhì)單元高度【確定方法確定方法】分別確定各物理量的大小，通過定義式直接計(jì)算直接計(jì)算其數(shù)值的大小。單位為m 。a

21、KGHYOG稱為氣相氣相總傳質(zhì)單元高度總傳質(zhì)單元高度。【定義定義】2021-12-14（2）傳質(zhì)單元數(shù)）傳質(zhì)單元數(shù)稱為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。無因次。無因次。 12 *OGdYYYYYN【定義定義】【確定方法確定方法】根據(jù)分離的要求、被分離的物系的性質(zhì)、氣液平衡關(guān)系與操作條件，通過各種方法確定其數(shù)值的大小。2021-12-14（3）填料層高度計(jì)算通式）填料層高度計(jì)算通式 計(jì)算通式計(jì)算通式 Z傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù) 根據(jù)傳質(zhì)單元高度與傳質(zhì)單元數(shù)的定義，填料層高度可表示為：OGOGZHN傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)填料層高度填料層高度12 * dYY

22、YGYZK aYY2021-12-14（4）填料層高度的各種計(jì)算式）填料層高度的各種計(jì)算式 若用不同的不同的總傳質(zhì)系數(shù)及氣、液相傳質(zhì)系數(shù)對(duì)應(yīng)的吸收速率方程進(jìn)行推導(dǎo)，可得：OLOLZNHGGZNHLLZNHOGOGZNH【說明說明】（1）可以使用其中任何一個(gè)公式任何一個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算，并且結(jié)果相同；（2）根據(jù)已知條件已知條件選用計(jì)算式。2021-12-1412*XOLOLXXLdXZHNK aXX12 *OLXXXXdXN液相總傳質(zhì)單元數(shù)液相總傳質(zhì)單元數(shù)式中 aKLHXOL液相總傳質(zhì)單元高度液相總傳質(zhì)單元高度2021-12-14（5）傳質(zhì)單元的物理意義）傳質(zhì)單元的物理意義以NOG為例，由積分中值定

23、理積分中值定理得知：）氣相平均推動(dòng)力（中值變值吸收塔內(nèi)氣相組成的改m*21 *OG)(d12YYYYYYYNYY【結(jié)論結(jié)論】當(dāng)氣體流經(jīng)填料塔的某一塔段塔段，其氣相中溶質(zhì)組成變化（溶質(zhì)組成變化（Ya Yb）等于該填料塔的）等于該填料塔的平均吸收平均吸收推動(dòng)力推動(dòng)力（中值中值）（）（YY*）m，即NOG1時(shí)，則該塔段為一個(gè)傳質(zhì)單元。2021-12-14傳質(zhì)單元的物理意義傳質(zhì)單元的物理意義YaYbmbaYYYY)(*【問題問題】一個(gè)吸收塔內(nèi)有多少個(gè)傳質(zhì)單元？一個(gè)吸收塔內(nèi)有多少個(gè)傳質(zhì)單元？一個(gè)傳質(zhì)單元一個(gè)傳質(zhì)單元2021-12-14（6）傳質(zhì)單元高度的物理意義）傳質(zhì)單元高度的物理意義可以看出：NOG1

24、時(shí)，ZHOG。【結(jié)論結(jié)論】完成一個(gè)傳質(zhì)單元分離效果所需的填料層填料層高度高度。 以HOG為例，由式：OGOGHNZYaYbmbaYYYY)(*2021-12-14【結(jié)論結(jié)論】 （1）體積傳質(zhì)系數(shù)體積傳質(zhì)系數(shù)KYa與填料性能和填料潤濕情況有關(guān)。傳質(zhì)單元高度的數(shù)值反映了傳質(zhì)單元高度的數(shù)值反映了吸收設(shè)吸收設(shè)備傳質(zhì)效能備傳質(zhì)效能的高低的高低；（2） HOG愈小，吸收設(shè)備的傳質(zhì)阻力愈小，傳質(zhì)效愈小，吸收設(shè)備的傳質(zhì)阻力愈小，傳質(zhì)效能愈高能愈高，完成一定分離任務(wù)所需填料層高度愈小，則吸收設(shè)備的性能越好。aKGHYOGaKY1傳質(zhì)阻力傳質(zhì)阻力 由：（6）傳質(zhì)單元高度對(duì)吸收操作的影響）傳質(zhì)單元高度對(duì)吸收操作的影

25、響2021-12-14【體積傳質(zhì)系數(shù)體積傳質(zhì)系數(shù)（ KY a ）參數(shù)歸并法參數(shù)歸并法】（1）有效比表面積（a）與填料的類型、形狀、尺寸、填充情況有關(guān)，還隨流體物性、流動(dòng)狀況而變化，其數(shù)值不易直接測(cè)定數(shù)值不易直接測(cè)定；（2）通常將a與傳質(zhì)系數(shù)傳質(zhì)系數(shù)（KY）的乘積合并為一個(gè)物理量KY a （ 單位kmol/m3s），稱為體積傳質(zhì)系數(shù)體積傳質(zhì)系數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定其數(shù)值；（3）在低濃度吸收的情況下，體積傳質(zhì)系數(shù)在全塔體積傳質(zhì)系數(shù)在全塔范圍內(nèi)為常數(shù)范圍內(nèi)為常數(shù)，或可取平均值。 2021-12-14（7）傳質(zhì)單元數(shù)對(duì)吸收操作的影響）傳質(zhì)單元數(shù)對(duì)吸收操作的影響【決定因素決定因素】NOG的分子分子（Y

26、1Y2）為氣相組成變化，即分離效果（分離要求）；分母分母（YY*）m為吸收過程的平均推動(dòng)力，大小取決于取決于被分離的物系的性質(zhì)、結(jié)果與操作條件，而與塔設(shè)備無關(guān)與塔設(shè)備無關(guān)?！咀兓?guī)律變化規(guī)律】分離任務(wù)（分離任務(wù)（Y1Y2）越高，吸收的平）越高，吸收的平均推動(dòng)力均推動(dòng)力（YY*）m愈小，傳質(zhì)單元數(shù)就愈大愈小，傳質(zhì)單元數(shù)就愈大?！窘Y(jié)論結(jié)論】傳質(zhì)單元數(shù)反映了吸收過程的難易程度傳質(zhì)單元數(shù)反映了吸收過程的難易程度。即傳質(zhì)單元數(shù)越大，吸收過程的難度越大。 2021-12-143、傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算、傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算（1）傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算的方法）傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算的方法 當(dāng)氣液平衡關(guān)系滿足亨利定律滿足亨利定律時(shí)：對(duì)

27、數(shù)平均推動(dòng)力法；吸收因數(shù)法。 當(dāng)氣液平衡關(guān)系不滿足亨利定律不滿足亨利定律時(shí)：圖解積分法；數(shù)值積分法（辛普森Simpson法）。2021-12-14（2）對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法）對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法【前提前提】氣液平衡關(guān)系滿足亨利定律亨利定律?！痉椒ǚ椒ā扛鶕?jù)積分中值定律，先確定中值的數(shù)值，以此計(jì)算傳質(zhì)單元數(shù)。 式中 2121mlnYYYYY對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力mmYYYYYYYYYYYYN21*21 *OG)(d12中值中值2021-12-14塔底推動(dòng)力）(*111YYY（塔頂推動(dòng)力）*222YYYY1*mX1與X1相平衡的氣相組成；Y2*mX2與X2相平衡的氣相組成；Ym塔頂與塔底兩截面上吸收

28、推動(dòng)力的對(duì)數(shù)平均值，稱為對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力?！局兄档拇_定中值的確定】G,Y2L,X2G,Y1L,X12121mlnYYYYY2021-12-14YY1Y2XX1X2Y=f(X)對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法0m*21 *OG)(d12YYYYYYYNYY2121m*ln)(YYYYYYYmYmY1Y2塔頂塔頂塔底塔底Y2*mX2Y1*mX12021-12-14同理，液相總傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算式為：X1*與Y1相平衡的液相組成；X2*與Y2相平衡的液相組成。mOLXXXN21111XXX*222XXX*式中 2121mlnXXXXXG,Y2L,X2G,Y1L,X12021-12-14【兩

29、點(diǎn)討論兩點(diǎn)討論】（1）當(dāng)Y1/Y22、X1/X22時(shí)，對(duì)數(shù)平均推對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力可用算術(shù)平均推動(dòng)力替代動(dòng)力可用算術(shù)平均推動(dòng)力替代，產(chǎn)生的誤差小于4%，這是工程計(jì)算允許的；（2）當(dāng)平衡線與操作線平行平行，即L/mG1時(shí)： 常數(shù)*22*11*YYYYYYYm2221*2221*112121mXYYYYYYYYYYYYYYNmOG此時(shí)有：2021-12-14（2）吸收（）吸收（解吸解吸）因數(shù)法）因數(shù)法【方法方法】由于氣液平衡關(guān)系服從亨利定律服從亨利定律，首先建立起函數(shù)關(guān)系式f(YY*)Y，根據(jù)傳質(zhì)單元數(shù)的定義式直接積分直接積分，導(dǎo)出其解析式解析式。12 OG* dYYYNYYmXY*GY+LX2=GY

30、2+LX22()GXXYYL*22()GYmXm XYYL2021-12-14式中 LmGS 解吸因數(shù)解吸因數(shù)（脫吸因數(shù)脫吸因數(shù)） 【說明說明】一般情況下，可直接用該式計(jì)算。1212*OG122222(1l1)n1YYYYNYmXSSSYmdYYYdYGYm XXYYL2021-12-14【方法方法】為方便計(jì)算，以S為參數(shù)； 2221mXYmXY為橫坐標(biāo)； NOG為縱坐標(biāo)。 在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪公式的函數(shù)關(guān)系，得到吸收（吸收（解吸）因素法關(guān)系圖解吸）因素法關(guān)系圖。此圖可方便地查出NOG值。 【吸收（解吸）因素法關(guān)系圖吸收（解吸）因素法關(guān)系圖簡(jiǎn)捷計(jì)算簡(jiǎn)捷計(jì)算】【特點(diǎn)特點(diǎn)】 NOG的數(shù)值與

31、解吸因數(shù)S、2221mXYmXY有關(guān)。 SmXYmXYSSN2221OG1ln112021-12-14解吸因素法關(guān)系圖解吸因素法關(guān)系圖2221mXYmXY【方法方法】（1）由m、L/G計(jì)算S：（2）由m、Y1、Y2 、 X2計(jì)算：（3）由圖中查的NOG。LmGS 2221mXYmXY2021-12-14【說明說明】當(dāng)平衡線為曲線平衡線為曲線時(shí)，傳質(zhì)單元數(shù)一般用圖解積分法求取。 （3）圖解積分法）圖解積分法YY2Y1YY112 *OGdYYYYYN圖解積分法的基本原理圖解積分法的基本原理2021-12-14在X-Y坐標(biāo)圖上分別畫出氣液平衡線氣液平衡線（可查找數(shù)據(jù)手冊(cè)獲得氣液平衡數(shù)據(jù)）和操作線操作線；在Y1、Y2之間選擇若干個(gè)Y值；由平衡線和操作線之間求出相應(yīng)的（YY*）；在Y- 1/（YY*）坐標(biāo)圖上畫出Y 1/（YY*）曲線；確定在Y2與Y1之間，Y 1/（YY*）曲線和橫坐標(biāo)所包圍的面積面積為傳質(zhì)單元數(shù)。圖解積分法的步驟圖解積分法的步驟2021-12-14AA*YY*X【具體方法具體方法】1、分別作出平衡線和操作線；2、在Y2和Y1間去若干個(gè)Y值，讀出相應(yīng)的推動(dòng)力Y-Y*；3、計(jì)算出個(gè)對(duì)應(yīng)的1/(Y-Y*)；4、以Y為橫坐標(biāo)，1/(Y-Y*)為