吸收公式、例題、概念題與思考題

一、氣體吸收過程的數(shù)學(xué)描述m-Em-E關(guān)系m=Ea/pE-H關(guān)系E=pL澆pSAMHMHSSm-H關(guān)系m—l—牝s—MsHpMsHpPt為系統(tǒng)總壓，pL和pS分別代表吸收液和吸收劑的密度，Ml和MS分別代表吸收液和吸收劑的分子量。對稀溶液有：Ct=pl/ML牝ps/MSYy=1+YXx—1+XY=工1—yxX=——1—x（二）氣體溶解與亨利定律混合氣體在吸收劑中的溶解度與吸收的溫度、壓力和混合氣體的組成有關(guān)，對于難溶氣體或低濃度氣體，在常溫常壓下，其溶解度一般滿足亨利定律，常見的平衡關(guān)系如下表：表達形式符號意義系數(shù)名稱p*=ExP*一氣相平衡分壓，x一液相摩爾分率E一亨利系數(shù)p*=c/HAA—7^P*一氣相平衡分壓，c.一液相摩爾濃度H—溶解度系數(shù)y*=mxAA/Iy一氣相平衡分率，x一液相摩爾分率m一相平衡常數(shù)Y*=mXA——AY*一氣相平衡摩爾比，X一液相摩爾比m一相平衡常數(shù)對于難溶氣體或低濃度氣體，各系數(shù)之間存在如下關(guān)系:（三）分子擴散的傳質(zhì)速率方程1.等摩爾相互擴散氣相內(nèi)液相內(nèi)N液相內(nèi)NA=^AB(CA1—CA2)L2.一組分通過另一停滯組分的擴散氣相內(nèi)N=——氣相內(nèi)N=——^~(p—p)A5gRTpba1a2Bm(P—P)—(P—P)P—P

—J——^-A2J——^A—=B2~B1ln[(p—p)/(p—p)]lnP/p)tA2tA1B2B1液相內(nèi)N=DAB(c—c)

A5LCBA1A2(C—c)—(C—c)c液相內(nèi)N=DAB(c—c)

A5LCBA1A2Bmln[(C—c)/(C—c)]Inc/c)tA2tA1B2B1（四）定態(tài)下的對流傳質(zhì)速率方程

氣相內(nèi)二吸收速率方程低相濃度氣體吸收過程滿JSHenry定律。由于氣-液相組成可以用若干形式表示：同生了若干形式的亨利定律表達式，隨之吸收速率方程也麟嬲鼬不器表列系這些方程式。需指出的蝦同的（一）膜吸收速率方程速率方程膜傳質(zhì)系數(shù)備注氣膜Na=kG(Pg-pi)NA=ky(y-卯Na=kY任-匕)k=DGPtGRT8'p^Bmk=口妒：yRT8rpG^Bmky=PtkGkY=ky/(1+Y.)(1+Y)kY?ky=pkG(低濃度)液膜NA=kL(ci-CL)NA=kx(xi-XL)NA=kX(Xi-XL)k=DLCtL5’cLBmk=DC2x5’cLBmk=ckLkX=kx/(1+X,)(1+X)kx?kx=ckL(低濃度)（二）總吸收速率方程總推動力總傳質(zhì)速率方程總傳質(zhì)系數(shù)備注PG-P*Na=K%-P*)111—=——+KGkGHkLKg=HKKx=mKyKX=mKYcNa=Kl(c*-cl)1H1—=——+——KLkGkLy-y*Na=Ky(y-y*)11m—=——+——Kkkx低濃：kY?ky=嚇GkX^kx=嚇LKy-K廣PKKx?Kx=ctKLx*-xNa=Kx(x*-x)111=+——KxkmkxY-Y*Na=Ky(Y-Y*)11m—=——+—KYkYkXK=—KGpt—Y(1+Y)(1+Y*)X*-XNa=KX(X*-X)111=+KXmkYkXK=——KLct——x(1+X*)(1+X)

（三）三類相平衡關(guān)系所對應(yīng)的吸收速率方程Y*=m1+(1—m)Xy*=mx+ap*=He+b備注Na=Ky(Y-Y*)=Kx(X*-X)Na=ky(y-ypk(x.-x)xiKy(y-y*)Kx(x*-x)Na=kG(P一Pi)kL(Ci-)Kg(p-p*)Kl(e*-e)ky=PtkGkx=ekLK=pkgkx=，kl11m—=——+—KykYkx111=+—KXmkYkXk=——KGpt——Y(1+Y)(1+Y*)K=Ke,X(1+X*)(1+X)11m=——+——Kkkx111—=+——Kxkmkx111—=——+KGkGHkL1H1=——+——KLkGkL低濃度氣體Ky*P,Kg低濃度液體Kx*c,Kl低濃：kY?ky;kx?kxKy?Ky;Kx?KxKm=KxKYm=KxKg=KlH（六）吸收塔的操作線方程全塔物料衡算G'（匕-Y2）=L，（X廣X2）CGf.乙’分別為惰性氣體和吸收劑的摩爾流率，kmol/h）吸收率卜g，了）=14GYYi逆流吸收操作線并流吸收操作線L=G(X—X2)+*逆流吸收操作線并流吸收操作線L=—G(X-X1)+匕(L'\Y-Y吸收操作的最小液氣比LI=—2-""minX1*-X2適宜的液氣比L'=(1.1?2.0)L'.min(七)填料層高度計算的通用表達式H=jx1G(1-x)dxK'a(1-x)(x*-x)H=jx1G(1-x)dxxk'a(1-x)(x.-x)H=jyG(1H=jx1G(1-x)dxK'a(1-x)(x*-x)H=jx1G(1-x)dxxk'a(1-x)(x.-x)式中：七和、為等摩爾相互擴散（即漂流因數(shù)等于1）時的膜傳質(zhì)系數(shù)。（八）低濃度氣體吸收的傳質(zhì)單元高度、傳質(zhì)單元數(shù)與填料層高度表達式因1-ya1，（1-y）ma1，G=G'（1-y）^G'，L=L'（1-x）^L，漂流因子^1，吸收傳質(zhì)系數(shù)近似為常數(shù)，且相平衡關(guān)系滿足亨利定律，所以有：KaQ-y-y*yy2LJ\dxKaQx*-xX尤2HN=HNOGOGOLfG，JydykaQy—y.yy2iLJx1dxH=OLH=nH=kaQx一xxx2iH=G'Jy1dyH=H=HgNg=HNlHOGHOLHlG'KaQLKaQgr

kaQLkaQn=Jy1-^OGy一y*n=：4OL*—^x^xx2NgNl=Jy1dyy_Jx1dxx-xx2iJHog=Hg+SHlS=mG/L<JH=SHOGOLH八=AH+HA=L/mGH=ah〔OLGLOLOGNog=ANolN=SNOLOG對于低濃度關(guān)于低濃度氣體吸收計算的簡化處理（體積分率或摩爾分率＜0.1）氣體吸收有:x=^^aX,y=-^aYnX=-^aX，Y=-^ay

1+X1+Y1-x1-yL=1^任L,G=產(chǎn)?G'nL=L(1-x)aL,G=GG-y)aG3.操作線方程Y=G(X-X2)+Y2ny=GG-x2)+y2(逆流操作時)Y1“Y2nn=y1-y2ny=yG-n)ny-y=ynYy21121NOG(y-y*)m1.摩爾分率2.摩爾流率4.吸收率n=5.傳質(zhì)單元數(shù)6.傳質(zhì)系數(shù)k=缶，GRTdfpGB1My1-y2=(y】-mrj-(y2-mx2)

ln[(y1-mx1)/(y2-mx2)]DDCR?F=%kL=奇LGLBM1y-mx1-S血y-mx‘22（九）高濃度氣體吸收的填料層高度表達式H』yiG(1-y)mdyk'ya(1-y)(y-y)HJ%G(I)dxmk'a(1-x)(x-x)k=』J=gyRT6GPBRT6G(1-y)k，y——(1-y)mD\=Pk=ptgrt8tIGk-Dl；--工X5LCBm5L(1-X)m(1一X)m(D\k'=Ck=寸CxtL5t

kL)對于高濃度氣體吸收，其相平衡關(guān)系一般不服從亨利定律傳質(zhì)系數(shù)隨氣液相組成的變化而沿塔截面變化，因此其填料層高度的計算，一般采用數(shù)值積分法，亦可近似采用傳質(zhì)單元數(shù)的簡化計算方法計算，在作積分時，常用到辛普森（Simpson）公式吸收過程的熱效應(yīng)也常常不能被忽略，且jY1^—Yl~Y2[(++++...++++...+)]0n24n-213n-112YY-Y*3n‘2（十）傳質(zhì)單元數(shù)的計算傳質(zhì)單元數(shù)的計算方法有對數(shù)平均推動力法、數(shù)學(xué)解析法（或吸收因素法）、數(shù)值積分法和梯級圖解法，各有其不同的適用范圍。對于低濃度氣體吸收而言，常采用前兩種方法。N="OGaymaym=nA^，1,2ay1=y1-mx1Ay2=y2一府21?AyNog=1-Sln彼N=^1~^2OLAxmaAx-AxAx一」2\mlnVAxJAx2)Ax1=yjm-x1Ax2=y2/m-x2AyAx=1AyAxG(y1一y2)=L工-x2)=KaHAy對數(shù)平均推動力法吸收因素法1

N=——In

OG1-SNol=SNog(1-s)4^2+s

^2-*2

S=mG/L（十一）低濃度氣體吸收與解析的理論板數(shù)的計算操作線和平衡線均為直線時吸收板式塔的理論級數(shù)解吸塔的傳質(zhì)單元數(shù)解吸塔的理論塔板數(shù)N-上ln

tlnAY-mX—12Y2-mX2N=-^lnOL1-A(1-A^fX2-Y1/m]1X1-Y"mJN———InTln(1-A)+A（十二）吸收傳質(zhì)系數(shù)準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式的計算下面是有關(guān)傳質(zhì)分系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式（恩田-Onde準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式）（1）有效面積a-W-at=1-exp-1.4510.750.1(2)液相傳質(zhì)系數(shù)kaH)tLReL雷諾數(shù)-0.05FrL

弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)(4]〔P°a)LtWeL

韋伯準(zhǔn)數(shù)0.2(3)kL=0.0051、2/3-1/2氣相傳質(zhì)系數(shù)|1/3(dp>頌0.7HG

pgDgaw.at一單位體積填料的有效面積和總表面積，m2/m3G'\L一氣'液的質(zhì)量通量，kg/（m2-s）;hg、Hl—Pa-s°、氣一液體表面張力及填料材質(zhì)的臨界表面張力，N/mY\0、、dp一填料類型系數(shù)（Y\6）及填料的名義規(guī)格（匕）kG=5.23(!『IRT)海皿athg修正的恩田（Onde）準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式kG=0.237(aD)-tGkRT人atH.)2/30.7kL=0.00951-L^kawHka=kawm;GGWM、PDGG-1/21/3a-Wat=1-exp-1.45GI(二L")ka=kaw財LLW(L\0.757(』)kHg)L-1/30.1(L*)

fkPlg)無因次，取同

一單位制即可-0.05kpLIr)、L"0.2G'、L—kg/(m2-h);Hg、Hl—kg/(m-h);PG、PL—kg/m3;Dg、Dl—m2/sT—K;a、a^^—m2/m3;°乙、°—kg/h2g—1.27x108m/h;w—填料形狀系數(shù)修正的恩田準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式只適用于uW0.5uf的情況，當(dāng)u>0?5uf時,需再按下式進行校正：—-0.5

kUf)(u-0.5)

kUf)1.42.2表面張力56k^aka常見材質(zhì)的臨界表面張力瓷玻璃聚丙烯617333常見填料的形狀系數(shù)聚氯乙烯4075石蠟20填料類型W值球形0.72棒形0.75拉西環(huán)1弧鞍1.19開孔環(huán)1.45二、吸收例題解析［例一］相平衡對傳質(zhì)推動力的影響吸收塔某截面的氣、液兩相濃度各為y=0.05,x=0.01(皆為摩爾分?jǐn)?shù))，在一定溫度下，氣、液平衡關(guān)系為y*=2x，已知氣、液兩側(cè)的體積傳質(zhì)系數(shù)ka=ka=0.026kmol/(m3-s)，試求：該截面的兩相傳質(zhì)總推動力，傳質(zhì)總阻力，傳質(zhì)速率及推動力在氣液兩側(cè)的分配；若降低吸收劑的溫度，使相平衡關(guān)系變?yōu)閥*=0.4x，假設(shè)兩相濃度及傳質(zhì)系數(shù)保持不變，傳質(zhì)總推動力，傳質(zhì)總阻力，傳質(zhì)速率及推動力在氣液兩側(cè)的分配有何變化？［解］:(1)傳質(zhì)總推動力以氣相濃度差表示：△y=y-mx=0.05-2x0.01=0.03以液相濃度差表示：△x=x*-x=0.05/2—0.01=0.015或者：電=Ay/m=0.03/2=0.015傳質(zhì)總阻力與總傳質(zhì)系數(shù)與氣相總推動力對應(yīng)：11m12=1=1=115.4m3-s/kmolKakaka0.0260.026Ka=0.00867kmol/(m3-s)與液相總推動力對應(yīng)：1K~a11111=1=57.7ms/kmolkakam0.0260.026x2Ka=0.0173kmol/(m3-s)或者xKa=Kam=0.00867x2=0.0173kmol/(m3?s)傳質(zhì)速率*1K~aN=KaAy=0.00867x0.03=2.60x10-4kmol/(m3?s)或者N=KaAx=0.0173x0.015=2.60x10-4kmol/(m3?s)推動力與阻力的分配上％=冬=1/0.026=05y.-y*m/ka2/0.026'x*-x.=1/kyam=1/(0.026x2)=05~x~—x—1/ka—1/0.026=.計算結(jié)果表明：當(dāng)平衡常數(shù)m=2.0時，液相阻力占總阻力的2/3,相應(yīng)地，總阻力的2/3用于液相傳質(zhì)。(2)傳質(zhì)總阻力以氣相濃度差表示：Ay=y-mx=0.05-0.4x0.01=0.046以液相濃度差表示：Ax=x*-x=0.05/0.4-0.01=0.115或者：A=Ay/m=0.046/0.4=0.115傳質(zhì)總阻力與總傳質(zhì)系數(shù)與氣相總推動力對應(yīng)：1m10.4H=1=53.8m3?s/kmolKakaka0.0260.026

Ka=0.0186kmol/（m3-s）與液相總推動力對應(yīng)：-——I=1=134.6m3-s/kmolKakakam0.0260.026x0.4Ka=0.00743kmol/(m3?s)或者*Ka=Kam=0.00186x0.4=0.00743kmol/(m3?s)傳質(zhì)速率*"N=Ka$=0.0186x0.046=8.55x10-4kmol/(m3?s)或者N=KyaAx=0.00743x0.115=8.55x10-4kmol/(m3?s)推動力與阻力的分配-f—y.-y*1/kya=1/0.026=25m/-f—y.-y*x*-x.=1/kyam=1/（0.026x0.4）=25~x~-x—1/ka—1/0.026=.顯然，當(dāng)吸收劑溫度降低后，液相阻力大幅度減小，氣相阻力1/k,a的絕對值雖未改變，但在總阻力中所占比例相對增大而成為主要阻力。相應(yīng)地，總推動力的大部分用于氣相傳質(zhì)?？梢钥闯?，相平衡關(guān)系對傳質(zhì)總推動力、傳質(zhì)總阻力及其分配有重要影響，這一點是吸收過程與傳熱過程的重要不同之處，應(yīng)引起重視。［例二］吸收劑用量對吸收效果的影響用純水逆流吸收氣體混合物中的SO（其余組分可視為惰性組分），混合物中SO2的初始濃度為5%（體積%），在操作條件下相平衡關(guān)系為y=5.0x，試分別計算液氣比為4與6時氣體的極限出口濃度。［解］：當(dāng)填料塔為無限高時，氣體出口濃度達極限值，此時操作線與平衡線相交。對于逆流操作，操作線與平衡線交點位置取決于液氣比與相平衡常數(shù)m的相對大小。當(dāng)L/G=4（即L/G<m）時，操作線與平衡線相交于塔底，由相平衡關(guān)系可計算液體出口的最大濃度：x=y/m=0.05/5=0.01由物料衡算關(guān)系可以求得氣體的極限出口濃度：y=y-（L/G）G-x）=0.05-4（0.01-0）=0.01當(dāng)L7G=6（即L/G〉m）時，操作線與平衡線相交于塔頂，由相平衡關(guān)系可計算氣體極限出口濃度：y=mx=0由物藺衡算關(guān)系可以求得液體的出口濃度：x=x+G/L（y-y）=0.05/6=0.00833從以上計算結(jié)果可知:mabL/G<m時，氣體的極限濃度隨L/G增大而減??；當(dāng)L/G〉m時，氣體的極限濃度只決定于吸收劑初始濃度而與吸收劑用量無關(guān)。［例三］吸收塔逆流操作與并流操作的比較用吸收操作除去某氣體混合物中的可溶性有害組分，在操作條件下的相平衡關(guān)系為y=1.5x，混合氣體的初始濃度y1=0.1摩爾分?jǐn)?shù)，循環(huán)吸收劑的入塔濃度x2=0.001，液氣比L/G=2.0。已知，在逆流操作時，氣體出I口的殘余濃度y2=0.005，試計算在操作條件不變的情況下改為并流操作，氣體的出口濃度為多少？吸收塔逆流操作時所吸收的可溶組分是并流操作的多少倍？計算時可近視體積傳質(zhì)系數(shù)Ka與

流動方式無關(guān)。［解］:在逆流操作時，由物料衡算可求出液體出口濃度:%=G/?七)+%=°血一°?°°5)+°?°01=°?流動方式無關(guān)。［解］:在逆流操作時，由物料衡算可求出液體出口濃度:%=G/?七)+%=°血一°?°°5)+°?°01=°?°485平均傳質(zhì)推動力：Ay=照—mx)-(y—mx)]/lnm1122(y—mxr1—1義—mx2=K°.1—1.5x°.°485)—(°.°°5—1.5x°.°°1)]/In°'1—1,5X°'°485°,°°5—1.5x°.°°1=°.°1157吸收過程的傳質(zhì)單元數(shù):Nog=^a2=°?1一°.°°5=8.21m°.°1157因Ka可近視不變，傳質(zhì)單元高度Hog=G/Ka不變，N”=8.21亦不變。于是，并流操作氣、液兩相出口濃度y2,x：可聯(lián)立求解下兩式得到:：yx:=G/L(y-y')+x1122改為并流操作后ngg=Ky—mx)—(y'—mx'1221)]y—mx刀/ln2,'1l/ln4y—mx2NOG1+mG/L,y一mxln2y'—mx'21將已知數(shù)據(jù)代入得：x'=°.5(°.11-y2)+°.°°18.21=1+1.5x°.5,°.1—1.5x°.°°1Iny2—1.5x1‘氣'=0.0291°.1—°.°°515=1.687°.1—°.°437NkaHAyG(y-y)Ayy-y逆=m逆=X1-L2=^m逆=NKaHAyG(y—y')Ayy—y'并y°.1—°.°°515=1.687°.1—°.°437從計算結(jié)果可看出，在同一吸收塔內(nèi)，當(dāng)操作條件完全相同時，逆流操作可得到更好的分離效果，其原因是逆流操作具有更大的平均傳質(zhì)推動力。［例四］解吸塔高度的計算用煤油從苯蒸汽與空氣的混合氣體中吸收苯，所得到的吸收液在解吸塔內(nèi)用過熱蒸汽進行解吸，待解吸的液體初始濃度為°.°5(摩爾分?jǐn)?shù))，解吸塔內(nèi)液體流率°.°3kmol/(m2?s)，以知在操作條件下的氣液相平衡關(guān)系為y*=1.25x總傳質(zhì)系數(shù)Ka=°.°1kmol/(m3?s)，過熱蒸汽用量取最小蒸汽用量的1.2倍，再生煤油中苯的濃度不得超過°.°°5，求解吸塔的高度應(yīng)為多少？［解］:在最小氣液比下，氣液兩相在塔頂(即出口處)達到平衡狀態(tài)，過熱蒸汽的最小用量為:G=四二2=°.°3(°.°5一°.°°5)=°.°216kmol/(m2?s)1.25x°.°5miny*—yYC-cc-1.25x°.°5解吸塔出口濃度為:G=1%min=L2x0.0216=0.0259kmol/(m2.s)解吸塔出口濃度為:「虹」「岫05-°.005）+0=0.05212G10.0259解吸塔頂與塔底的傳質(zhì)推動力分別為：Ay1=mx^-y1=1.25x0.005-0=0.00625Ay2=mx2-y2=1.25x0.05-0.0521=0.0104平均傳質(zhì)推動力為:心m當(dāng)=00104-0.00625=0.00815/Ay1)ln(0.0104/0.00625)心m解吸塔高度為:H=Gy。f=嘗x°.0521-0=16.6mKaQAy0.010.00815從上面計算過程可以看出，解吸過程計算所用到的關(guān)系式與吸收過程相同，只是傳質(zhì)過程的推動力方向相反。［例五］高濃度氣體吸收的計算用一填料塔逆流吸收SO2-空氣混合氣體中的SO2,吸收劑用清水。操作在293K、101.3kPa下進行。入塔氣體中含SO221%，出塔濃度為1%（均為摩爾分?jǐn)?shù)），惰性氣體流率為G'=6.53x10-3kmol空氣/（m2-s）；入塔清水量為L'=0.32kmol水/（m2-s）。在同樣設(shè)備條件及同一溫度、壓強下用水吸收SO2-空氣混合物的實驗，得到以下傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)式：k'a=1.57G0.7D-25yk'a=1.62L0.82式中k'a、k'a的單位是kmol/m3-s）氣體流率的單位是kmol/m2-s）在題給濃度范圍內(nèi)的相平衡關(guān)為yxy=93.13x1-21，計算塔高。［解］:（1）采用數(shù)值積分法，分步計算如下：①將氣相濃度y=0.01~0.21范圍內(nèi)分成10等份，將G=6.53x10-3,L=0.32，y2=0.01,x2=0代入下面的操作線方程2=L'=L'—l1-x1-x2J經(jīng)整理后得:x—x—1+0.02041一T2--0.010111-yJ將各等分點的y值代入上式計算得出對應(yīng)的x值②計算各分點截面處的氣、液相流率將各等分點的y值代入上式計算得出對應(yīng)的x值②計算各分點截面處的氣、液相流率G、L廠GG6.53x10-3LL0.32G==1^L=己=

將計算結(jié)果列入本題附表中的第3,4列。計算各分點截面處的傳質(zhì)系數(shù)：k'a=1.57G0.7L0.25k'a=1.62L0.82將計算結(jié)果列入本題附表中的第5,6列。因本題中的液相濃度不高，可近似取ka制k'a計算各分點處的相界面濃度七、馬，這可聯(lián)立求解下面的傳質(zhì)速率方程和相平衡方程：=Z^__空(…)=01-0.5(j+y)k'a1TOC\o"1-5"\h\zy=93.13x1.21ii將各分點之y、x、ka、k'a數(shù)值代入上述方程組解出y、x，將計算結(jié)果列入本題附表中的第7,8列。xyii計算各分點處的1/(y-y,)及(1-y)m值，其中：(1-y)m=1-0.5(y+y^)，將計算結(jié)果列入本題附表中的第9，10列。Z"計算下面一項數(shù)值“?(1-：)m、，計算結(jié)果列入附表中的第11列。ka(1-y)(y—y.)yi數(shù)值積分結(jié)果分點八、、123456789101110.0100.006600.3200.03510.6360.0002870.00482193.10.99336.420.030.0004250.006730.3200.03560.6370.0009570.0207107.50.97520.430.050.0008670.006870.3200.03620.6370.001580.038083.10.95615.940.070.001330.007020.3200.03670.6370.002180.056171.70.93713.850.090.001810.007180.3210.03730.6370.002770.074966.20.91812.960.110.002310.007340.3210.03790.6380.003350.094363.60.89812.470.130.002830.007510.3210.03850.6380.003920.11462.60.87812.380.150.003380.007680.3210.03910.6380.004490.13464.00.85812.790.170.003960.007870.3210.03980.6380.005060.15567.90.83713.6100.190.004560.008060.3220.04050.6390.005620.17673.00.81714.7110.210.005190.008270.3220.04120.6390.006170.19779.30.79616.1用上表數(shù)值進行數(shù)值積分得:TOC\o"1-5"\h\zH=jy——G(1—y)m——dy=3.05m

k'a(1—y)(y—y.)

y2yi(2)采用傳質(zhì)單元法，計算步驟如下：G0.0066==0.188mG0.0066==0.188mk'a0.0351y塔頂塔底“G0.00827八“IH=——==0.201mGk'a0.0414y平均值Hg=0.5(0.188+0.201)=0.194m而冒jy】dy111-yN=J1+In=-2。f21-y1G經(jīng)數(shù)值積分得』"一^=15.7，2》-^而0.5ln上％0.51湛—0.01=0.1131-七1-0.21即Ng=15.7+0.1=15.8所以H=HN=0.194x15.8=3.07這與上面的準(zhǔn)確計算結(jié)果非常接近。［例六］多股吸收液的吸收一逆流操作吸收塔如圖所示.混合氣體由塔底引入，其中可溶組分的濃度*=0.05(摩爾分率，下同)，單位塔截面上的氣相流率G=0.014km)1/(m2?s)，吸收劑分兩處加入。由塔頂加入的為純?nèi)軇?，單位塔截面上的流率L1=0.0112kmo1/(m2?s)。從塔頂往下，經(jīng)2米填料層高度后，又加入一股尤'=0.01的吸收劑，單位塔截面上的流率2L2=0.0112kmo1/(m2?s)，再經(jīng)6m填料層高度后，液體由塔底引出。全塔各處的Ka均為0.028kmo1/(m2?s)，物系平衡關(guān)系為y=0.8x，試求：第二股吸收劑12加入后，塔內(nèi)該截面上的液相濃度x〃2塔底排出的液相濃度x1為使出塔氣相濃度*降低，第二股吸收劑的加入口是向上移還是向下移？為什么？(下移)解：依題意，塔上下兩段的傳質(zhì)單元高度相同，且有：G,6mGL1，X2=0?，x2=0.01(L1+婦，X1H=￡=也=0.5mOGKa0.028全塔物料衡算：G(y-y)=(L+L)x-Lx-Lx'n0.05-y=1.6x-0.008(1)12121122221設(shè)第二股吸收液與上塔段流下來的液相流混合后的濃度為x3，與之對應(yīng)的氣相組成為y3，對上下兩塔段作物料衡算有：上塔：G(y一y)=(L+L)(x一x)一Lx'ny一y=1.6x一0.0083七,12八3222323下塔：G(y-y)=(L+L)(x-x)ny=0.05-1.6(x-x)131213313兩塔段的傳質(zhì)單元數(shù)因上塔段的操作線與平衡線平行(L/G=m=0.8)，如圖所示有：(2)(3)△ym1=Ay2=y2-mx2=y2(說明：當(dāng)兩端點數(shù)值相等(勻2=Ay3)時，對數(shù)平均應(yīng)等于其算術(shù)平均，即Aym1=(Ay2+Ay3)/2=Ay2)塔上段："1=亍m1y°一y2=y3一y2=_h_=A=4————y2Hog0.5ny3=5y2(4)y1y21塔下段：NOG2=土亍=m2—=12Hog0.5TOC\o"1-5"\h\zIn^——mL^-6ny-mx=403.43(y-mx)(5)y3-mx31133式中Sr=mG/(L1+L2)=0.5聯(lián)立求解方程組，將式(4)代入式(2)可得：x3=2.5y2+0.005,由式(1)得x1=0.(35-0.65y2,再利用式(5),將x,x,y均表示成y的等式，即可求解出y，所得結(jié)果如下：13322y2=0.001351，x3=0.008378，x1=0.035405，y3=0.006755即本題中的x；=x3=0.008378前已解出:x1=0.035405為使出塔氣體的濃度y；降低，第二股物流應(yīng)在塔內(nèi)液相濃度x=0.01處所處的截面加入，這樣才不致因第二股物流的進入產(chǎn)生返混，使塔的吸收效率發(fā)揮到最大。現(xiàn)對上塔段作計算，考察經(jīng)過2m填料層高度后的液相組成G(y-y)=L(x'-x)nx'=0.006755321323顯然，尚未達到0?01,故第二個加入口應(yīng)下移。其物理解釋如下：若第二股物流在原加入口加入，在第二股液流進塔之前，因塔內(nèi)液相濃度為x'=0.006755，與第二股液流3濃度不等，當(dāng)?shù)诙梢毫鬟M塔后便會與塔上段下來的液流相混合，其混合后的濃度為x〃=x=L■+L2x2=0.5(0.006755+0.01)=0.008378

23L1+L2使液相濃度上升：xTny*TnAy^nAy1Iny2個三、概念題與思考題(一)概念題常壓下用水吸收二氧化碳的低濃度系統(tǒng)，，如在水中加堿，此系統(tǒng)()。(A)kG和KG都明顯增大(B)kG減小，KG增大(C)kG基本不變，KG增大(D)kG^KG都基本不變對一定的氣體和稀溶液物系，相平衡常數(shù)皿取