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1、吸收专题操作型问题的讨论第1页，共39页，编辑于2022年，星期五附加题：试证明如下命题（任选两题）：附加题：试证明如下命题（任选两题）：(1).对于同一个填料塔和同一传递任务（传递量相同），如对于同一个填料塔和同一传递任务（传递量相同），如果流向相同（同为逆流或者并流），吸收和解吸的传质单果流向相同（同为逆流或者并流），吸收和解吸的传质单元数互为相反数。元数互为相反数。(2).证明教材证明教材P715-3的双塔吸收，若两塔一样，且的双塔吸收，若两塔一样，且L1=L2，离开第一个塔的气相组成，离开第一个塔的气相组成yc为为yb和和ya的几何平均值的几何平均值(3).证明如果操作线方程为证明如果
2、操作线方程为y=ax+b,则则NOG=a/b(xb-xa)(4).试推导出当操作线方程与平衡线方程平行时，传试推导出当操作线方程与平衡线方程平行时，传质单元数的计算公式。质单元数的计算公式。第2页，共39页，编辑于2022年，星期五专题一：操作型问题的相关量的关系第3页，共39页，编辑于2022年，星期五操作型问题的相关量的关系l（2）新工况要求依然满足原分离任务，即不变。xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mxyayb当L/V不变时，吸收率不发生变化，则气液两相转移的溶质量不发生变化，若任一相的进塔浓度不发生变化，其出口浓度必然不发生变化第4页，共39页，编
3、辑于2022年，星期五填料层不变的相关量关系lh不变，NOG和HOG互为反比例函数关系h=HOGNOG lNOG=f(S,yb-mxa/ya-mxa);S=mG/LNOG S NOG (yb-mxa/ya-mxa）第5页，共39页，编辑于2022年，星期五NOG同数群与脱吸因数S的关系yb-mxa/ya-mxaNOGS问：填料塔中气液相浓度分布是线性的吗？H=HOGNOGH第6页，共39页，编辑于2022年，星期五填料层不变的相关量关系第7页，共39页，编辑于2022年，星期五思考：xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx当吸收剂中溶质xa的含量增大时，其出口
4、浓度如何变化？(xb增大，ya减小）xaxa第8页，共39页，编辑于2022年，星期五思考：xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx当混合气中溶质的含量增大时，其出口浓度如何变化？请自己分析！(xb,yb)第9页，共39页，编辑于2022年，星期五吸收率不变填料层高度h正比于NOGl若S=mG/L，NOG，h（1）若m，S（溶质难溶于水，如T，p）（2）若G/L，S（减小液气比，能耗）第10页，共39页，编辑于2022年，星期五NOG随着m的增大而增大xyy=mxy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mxyaybxaxb第11页，共
5、39页，编辑于2022年，星期五增加液气比xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx第12页，共39页，编辑于2022年，星期五回流（参考专题二）xyy=mxy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化，由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。ybxbyaxa第13页，共39页，编辑于2022年，星期五吸收率不变，填料不发生变化的情况下（1）若xa，yb-mxa/(1-)yb-mxa 则 NOG，h（2）若yb，yb-mxa/(1-)yb-mxa ，则NOG，h 第14页，共
6、39页，编辑于2022年，星期五吸收率保持不变（黄线之间）xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)xa(xb,yb)y=mxxa第15页，共39页，编辑于2022年，星期五采用新型填料第16页，共39页，编辑于2022年，星期五采用新型填料，填料层高度不变xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)xa(xb,yb)y=mxxa第17页，共39页，编辑于2022年，星期五专题二：溶剂部分回流（循环）xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，若回收率不变，溶剂浓度的改变值不会发生变化，由物料平衡可知，液体出口的浓度不会发生变化。ybxbyaxaLRxaxb
7、L第18页，共39页，编辑于2022年，星期五溶剂部分回流（循环）对传质的影响l提高了吸收剂的入口浓度，降低了传质推动力，增大了NOG。l提高了填料的润湿面积，降低了传质单元高度HOGl用途：当吸收过程有显著的热效应，或者当新鲜吸收剂量过少，以至于不能保持塔内填料良好润湿，应采用吸收剂循环第19页，共39页，编辑于2022年，星期五部分循环对于吸收率的影响xyy=L/Gx+(yb-L/Gxb)(xa,ya)(xb,yb)y=mx让部分溶剂回流，在保证吸收率不发生变化的前提下，其循环比有最大值。如图所示。第20页，共39页，编辑于2022年，星期五例题：l如图所示，用纯油逆流吸收煤气中的苯。已知
8、煤气流量为100 kmol/h,入口浓度含苯4%，吸收率为80%，液气比为最小液气比的1.4倍。气液平衡关系Y=0.126X求（1）液体的出塔组成（2）在保证吸收率不变的前提下，最大允许循环量第21页，共39页，编辑于2022年，星期五第22页，共39页，编辑于2022年，星期五求解第23页，共39页，编辑于2022年，星期五l由于循环了部分溶剂，因此溶剂入口浓度会不断升高，其极限就是与ya平衡的浓度第24页，共39页，编辑于2022年，星期五专题三 多塔吸收，多股进料和特殊操作线问题l多股进料本质上可以看作是将俩塔串联。l多塔问题解决技巧利用俩塔间的物料浓度关系。l解吸塔传质单元数表达式同吸
9、收塔的表达式推导是一致的，公式参考书P64公式8-93，敢兴趣可继续证明证明题4，并阅读课外文献第25页，共39页，编辑于2022年，星期五求证当L1=L2时，采用纯溶剂吸收，若两塔完全相同，有：第26页，共39页，编辑于2022年，星期五lh1=h2lHOG1=HOG2l则NOG1=NOG2lS又相等，且xa=0l则yc/yb=ya/ycl得证第27页，共39页，编辑于2022年，星期五l如图所示某吸收塔，已知yb=0.05,吸收率=0.9，G=150 kmol/m2h，xa=0.004，xm=0.015，且L1=L2，塔顶液气比为0.5，全塔HOG=0.5，相平衡关系y=0.5x。L2在塔
10、内液相组成与xm相同处加入。试求：（1）所需塔高（2）若L1与L2均从塔顶加入，分析塔高如何变化ybxbyaxaxm第28页，共39页，编辑于2022年，星期五分析l此题类似于俩塔串联，因此将此塔分为上下两个部分进行计算，加和即为塔高,HOG已经告知，因此只需计算俩部分的NOG即可l对于塔上部，我们发现仅仅知道两个浓度，但求解NOG需要三个浓度l题目中有一个重要的条件，就是L2是在塔内液相组成与xm相同处加入，实际上也即告知了塔上部的出口浓度，和塔下部的入口浓度。第29页，共39页，编辑于2022年，星期五求解：第30页，共39页，编辑于2022年，星期五l当操作线平行时，平均推动力为任意一点
11、的推动力：第31页，共39页，编辑于2022年，星期五l对于塔下部，需要知道相关浓度之间的关系,并且注意到其液气比发生了变化L2,xmxmym第32页，共39页，编辑于2022年，星期五xy(xa,ya)(xb,yb)y=mx第33页，共39页，编辑于2022年，星期五如何求解一个吸收塔内任一截面的浓度l将任一界面与塔顶视为一个塔通常已知塔顶俩浓度，因此需要从NOG反推ymNOG可由上部分塔高和HOG求出h第34页，共39页，编辑于2022年，星期五例题在逆流填料吸收塔中，用清水吸收空气-氨中的氨，yb=0.025，吸收率为0.88，填料层高度为1.2m，采用最小液气比3倍的液气比操作，吸收过
12、程亨利系数为0.5atm，操作压力为1atm，试求塔中部的气液相组成。第35页，共39页，编辑于2022年，星期五分析l由于已经知道塔顶的两个浓度了，因此如果知道塔上半部的传质单元数，也即可确定第三个浓度。l已知塔上部的塔高，因此问题就集中在求取传质单元高度l传质单元高度可由全塔高度和全塔的传质单元数求出第36页，共39页，编辑于2022年，星期五解：第37页，共39页，编辑于2022年，星期五再由操作线方程就得xm,略。第38页，共39页，编辑于2022年，星期五补充题l试讨论书P71页第5题给出的第一个双塔装备，如果俩塔填料高度一致，但其中一塔采用了新型填料，Kya较高，试讨论如何安排进料顺序（先使用塔1还是塔2）才能使分离效果更好？并说明原因。第39页，共39页，编辑于2022年，星期五