化工原理--夏清版配套课件(19-20学时)

吸收塔内任一横截面上，气液组成 Y 与 X 之间 的关系称为操作关系，描述该关系的方程即为操 作线方程。 在 m-n 截面与塔底端面之间对组分 A 进行衡算， 可得
VY LX 1 VY1 LX
L L Y X Y1 X 1 V V
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逆流吸收塔 操作线方程
总阻力 液膜阻力
* A
气膜阻力
则
N A K G pA p

气相总吸收 速率方程式
s· 式中：KG ——气相总吸收系数，kmol/(m2· kPa)。
9
2.3.2总吸收速率方程式
对于易溶气体，H值很大
1 1 = HkL kG
1 1 K G kG
液膜阻力
=
气膜阻力 气膜 控制
气膜阻力控 制整个吸收 过程的速率 示例：水吸收氨
第2章
2.3 吸收速率方程式
吸
收
2.3.1 膜吸收速率方程式 一、气膜吸收速率方程式
N A kG ( pA pAi )
NA k y yA yAi
yA yAi NA 1/ ky
气膜阻力
1
pA pAi NA 1/ kG
1/ kG
1/ k y
2.3.1膜吸收速率方程式
20
第2章
吸
收
2.3 2.4
传质机理与吸收速率 吸收塔的计算
2.4.1 物料衡算与操作线方程
21
一、物 料 衡 算
在工业中，吸收操作多采用塔式设备，既可 采用气液两相在塔内逐级接触的板式塔，也可采 用气液两相在塔内连续接触的填料塔。工业中以 采用填料塔为主，故本节对于吸收过程计算的讨 论结合填料塔进行。
逆流吸收塔的物料衡算
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一、物 料 衡 算
在吸收塔的两端面间，对溶质A作物料衡算
VY1 LX 2 VY2 LX 1
V Y1 Y2 L X 1 X 2
溶质A的吸收率 气体出塔时的组成
Y1 Y2 A Y1
Y2 Y1 1 A
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二、操作线方程与操作线
二、操作线方程与操作线
同理，在 m-n 截面与塔顶端面之间作组分 A 的衡 算，得 L L 逆流吸收塔 Y X Y2 X 2 操作线方程 V V 斜率 操作线方 程为直线 过点
L V B (X1，Y1)
T (X2，Y2)
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塔底 塔顶
斜率 L/V （液气比）
操作 线
15
2.3.2总吸收速率方程式
四、以(x*- x)表示总推动力的吸收速率方程式 同理，可导出
N A K x x xA
* A
液相总吸收 速率方程式
K x KLc
式中：Kx ——液相总吸收系数，kmol/(m2· 。 s)
16
2.3.2总吸收速率方程式
五、以(Y- Y* )表示总推动力的吸收速率方程式
12
2.3.2总吸收速率方程式
令
1 KL
总阻力
H 1 kG kL
气膜阻力
* A
液膜阻力
则
N A K L c cA
液相总吸收 速率方程式
式中：KL——液相总吸收系数，m/s。
13
2.3.2总吸收速率方程式
对于难溶气体，H值很小
H 1 kG kL
气膜阻力

1 1 K L kL
液膜阻力
液膜 控制
液膜阻力控 制整个吸收 过程的速率
液膜控制示意图
* cA cA cAi cA
示例：水吸收氧
14
2.3.2总吸收速率方程式
三、以(y –y*)表示总推动力的吸收速率方程式
同理，可导出
N A K y yA y
* A

气相总吸收 速率方程式
K y KG p
式中：Ky——气相总吸收系数，kmol/(m2· 。 s)
* A
液相总吸收 速率方程式
对于低浓度吸收
K X K x KLc
s) 式中：KX ——液相总吸收系数，kmol/(m2· 。
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2.3.3吸收速率方程式小结
使用吸收速率方程式应注意以下几点:
①上述的各种吸收速率方程式是等效的。采用 任何吸收速率方程式，均可计算吸收过程速率。 ②任何吸收系数的单位都是kmol/(m2· 单位推 s· 动力)。 ③必须注意各吸收速率方程式中的吸收系数与 吸收推动力的正确搭配及其单位的一致性。
同理，可导出
N A KY YA Y
对于低浓度吸收
* A

气相总吸收 速率方程式
KY K y K G p
式中：KY ——气相总吸收系数，kmol/(m2· 。 s)
17
2.3.2总吸收速率方程式
六、以( X*- X)表示总推动力的吸收速率方程式
同理，可导出
NA K X X X A
Y*=f(X)
Y1
B
Y
Y2
T
Y*
推动 力
X2
X
X1
逆流吸收塔中的操作线
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练 习 题 目
思考题 1.如何判断吸收过程是属于哪种过程控制？ 2.总吸收速率方程与膜吸收速率方程有何不同？
3.何为吸收过程的操作线？操作线如何获得？
作业题: 7、8
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xAi xA NA 1/ k x
液膜阻力
cAi cA NA 1/ kL
1/ kL
1/ k x
3
2.3.1膜吸收速率方程式
由
cA cxA cAi cxAi
N A kL (cAi cA ) kL (cxAi cxA ) kL c( xAi xA )
比较得
19
三、吸收速率方程式小结
④上述各吸收速率方程式都是以气液组成保持 不变为前提的，因此只适合于描述稳态操作的吸收 塔内任一横截面上的速率关系，而不能直接用来描 述全塔的吸收速率。在塔内不同横截面上的气液组 成各不相同，其吸收速率也不相同。 ⑤在使用与总吸收系数相对应的吸收速率方程 式时，在整个过程所涉及的浓度范围内，平衡关系 须为直线。
NA * pAi pA kL H
N A kG ( pA pAi )
由此得 整理得 由
* A

NA ( pA pAi ) kG
1 1 * 相加得 N A pA pA HkL kG
8
2.3.2总吸收速率方程式
令
1 1 1 KG HkL kG
22
尾气：B(含微量A) V (kmolB/s) Y2 (kmolA/kmolB) m
吸收剂：S
Y
L (kmolS/s) n X2 (kmolA/kmolS)
X
原料气：A＋B V (kmolB/s) Y1 (kmolA/kmolB)
填 料 塔
溶液：S+A
L(kmolS/s) X1(kmolA/kmolS)
k x ckL
4
2.3.1膜吸收速率方程式
三、界面组成的确定 稳态下，气、液两膜中的传质速率相等，即
NA kG pA pAi kL cAi cA
kL pA pAi (c A cAi ) kG
通过定点A (c，p) 直线 斜率——kL / kG
5
界面组成的确定
由道尔顿分压定律
pA pyA
pAi pyAi
N A kG ( pA pAi ) kG ( pyA pyAi ) kG p ( yA yAi )
比较得
k y pkG
2
2.3.1膜吸收速率方程式
二、液膜吸收速率方程式
N A kL (cAi cA )
NA kx xAi xA
气膜控制示意图
* pA pA pA pAi
10
2.3.2总吸收速率方程式
二、以(c*- c)表示总推动力的吸收速率方程式 设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程 所涉及的浓度范围内为直线，则
pA
* cA H
根据双膜模型，相界面上两相互成平衡，则
cAi pAi H
11
2.3.2总吸收速率方程式
* N A kG pA pAi kG / H cA cAi
由此得 整理得 由
NA H * cA cAi kG
N A kL (cAi cA )
NA (cAi cA ) kA k L kG
6
2.3.2总吸收速率方程式
一、以(p- p*)表示总推动力的吸收速率方程式 设吸收系统服从亨利定律或平衡关系在过程 所涉及的浓度范围内为直线，则
cA p H
* A
根据双膜模型，相界面上两相互成平衡
pAi
cAi H
7
2.3.2总吸收速率方程式
N A kL cAi cA kL H pAi p