6气体吸收计算二

1 （三）填料层高度的计算 1.基本计算公式 填料塔是连续接触设备，气液两相的流率与浓度都是沿填料层高度连续地变化，每通过一个微分段即发生微分变化，因此对填料塔操作的分析，应从填料层的一个微分段着手。参看图 2-31。从上向下计算，填料层高度改变dh，气体浓度改变dy，液体浓度改变dx。设塔截面积为 S，对于低浓度气体的吸收，通过任何截面的气体量 VS 与液体量 LS 都可视为不变，故在这个微分段里，单位时间内从气相传入液相的溶质量为 VSdy，也等于 LSdx。 设单位体积填料层所提供的有效气液接触面积为 a，则微分段内的有效接触面积为 aSdh，传质速率为 NA，故单位时间从气相传入液相的溶质量为NASadh。 即： V S dy = NAS a dh (2-57) 式（2-57）中的传质速率NA 可以用第二节所讲的吸收速率方程任何一个来表示，现选用 NA=Ky(y-y*)，代入式（2-57），得： 或 dhyyaKVdyy)(yydyaKVdhy 2 式（2-59）中，V 为常数，对于稳定操作的吸收设备Kya 亦可视为常数，则对（2-59）式积分，即得出填料层高度： (2-60) 用同样的方法可以导出： (2-61) 上列各式中： h——填料层高度，m； V——混合气体通过塔截面的流速，kmol/(m2·s)； L——溶液通过塔面的流速，kmol/(m2·s)； a——单位体积填料层所提供的传质面积，m2/m3； Ky、Kx——传质系数，kmol/(m2·s)； x、y——摩尔分率。 由于操作中并非所有填料表面都被液体润湿，而润湿的表面上的液体若停滞不动也不能完全有效地参与传质过程，所以上列各式中的a 总是小于单位体积填料层的总表面积。a 的大小不仅与填料的几何特性有关，而且与气液两相的物理性质、流动情况有关。要直接测量出a 值非常困难，实验研究中大都是把它与传质系数一并测定的，两者的乘积称为体积传质系数。即kya、kxa、Kya、Kxa 等，其单位为kmol/（m3·s）。 为了研究问题的方便，常将式（2-60）右端作为两部分来考虑，从式（2-60）可以看出，右端是两个量的乘积。V/Kya 的单位为（kmol/m2·s）/（kmol/m3·s）= m,与高度的单位相同，而 dy/y-y* 是一个没有单位的数。所以，填料层高度等于某个高度乘以一个倍数，于是就把这个高度称作一个传质单元高度，以HOG 或 HOL 表示；把这个倍数称作传质单元数，以NOG 或 NOL 表示，于是， 填料层高度=传质单元高度×传质单元数 即 h=HOG×NOG h=HOL×NOL 传质单元高度也有它的物理意义，据前定义，传...