0.0291?0.031?0.0291Y2?Y1(1??)?0.03?(1?0.99)?0.0003 Y1?X1?0.013.Y1??mX1?2?0.013?0.026X2?0.Y2??0(0.03?0.026)?0.0003?0.001430.03?0.026ln则:
0.0003KYa?KGap?0.000395?101.33?0.04kmol/(m2?S)?Ym?又知:
V?0.015kmol/(m2?s)?0.015?H?G??0.375m 0.040.03?0.0003N?G??20.80.00143Z?0.375?20.8?7.8m15．有一吸收塔,填料层高度为3m,操作压强为101.33KPa,温度为20℃,用清水吸收棍于空气中的氨。混合气质量流速G=58Okg/(m2·h),含氨6%(体积),吸收率为99%;水的质量流速W=770kg/(m2·h)。该塔在等温下逆流操作,平衡关系为
Y*?0.9X。KGa与气相质量流速的0.8次方成正比而与液相质量流速大体无关。
试计算当操作条件分别作下列改变时,填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率(塔径 不变):(1)操作压强增大一倍;(2)液体流量增大一倍;(3)气体流量增大一倍。 解：已知
Z?3m,p?101.325kPa,T?293k0.06?0.0638.X2?0 1?0.06Y2?Y1(1??)?0.0638?(1?0.99)?0.000638Y1?混合气体的平均摩尔质量
11
M?29?O.94?17?0.06?28.28kg/kmolnV580??(1?0.06)?19.28kmol/(m2?h)?28.28L770??42.78kmol/(m2?h)?18mv0.9?19.28S???0.4056L42.78Y?mX21N?G?ln[(1?S)(1)?S]1?SY2?mX210.0638?0ln[?(1?0.4056)?0.4056]1?0.40560.000638?6.884?H?G?Z3??0.4358mN?G6.884
（1）p'?2p
1?0.452'mV0.45?19.28'S???0.2028L42.78'Y?mX21'''1'N?ln[()(1?S)?S]mp?G''1?SY2?mX2由于?'故
mp10.0638?0?ln[?(1?0.2028)?0.2028]1?0.20280.000638?0?5.496VV?H?G??KYa?KGap?m'?mp/p'?0.9?故：
H?G'P?'H?GPP1?0.4358??0.2179m P'2Z?H?G'?N?G'?0.2179?5.496?1.198mH?G'?H?G填料层高度比原来减少了3?1.198?1.802m
12
L'?2LmVmV1（2）：S'?'???40560.2080.L2LVN?G'?4965.（计算过程同（1））.
?
液体流速的增加对KGa无显著影响.
H?G'?H?G?0.4358m
则:Z'?N?G'?H?G'?5.496?0.4358?2.395m 即所需填料层高度较原来减少了3?2.395?0.605m (3)
V'?2VmV'm(2V) S???2?0.4056?0.8112LL1N?G'?ln[100?(1?0.8112)?0.8112]?15.81?0.8112'气体质量流速增大时,总吸收系数KGa相应增大.
KGa?V0.8KGaH?G'V'0.8?KGa()?20.8KGaV
V'2V??0.8?20.2H?G?20.2?0.4358?0.501m'KGap?2KGap?Z'?H?G'?N?G'?15.8?0.501?7.92m即所需填料层高度较原来增加7.92?3?4.92m
16. 要在一个板式塔中用清水吸收混于空气中的丙醇蒸气。混合气体流量为30kmol/h,其中含丙醇1%(体积)。要求吸收率达到90%,用水量为9Okmol/h。该塔在101.33KPa、27℃下等温操作,丙醇在气、液两相中的平衡关系为Y*?2.53X,求所需理论板数。 解:
13
V?30?(1?0.01)?29.7kmol/h0.01Y1??0.01011?0.01Y2?Y1(1??A)?0.0101?(1?0.90)?0.00101L?90kmol/hV(Y1?Y2)29.7?(0.0101?0.00101)X1?X2??0??0.003L90
由题意知m?2.53则:
A?L90??1.1977 mV2.53?29.7又因为X2?0.则:
???A?0.90A??ln?11??NT?lnAln?1.1977?0.90 1?0.90?1?5.05ln1.1977第三章
2. 聚氯乙烯生产过程中,需要将乙炔发生器送出来的粗乙炔气体净化,办法是在填料塔中用次氯酸钠稀溶液除去其中的硫、磷等杂质。粗乙炔气体通入填料塔的体积流量为7∞旷/h,密度为1.16kg/m3;次氯酸钠水洛液的用量为4000kg/h,密度为105Okg/m3,黏度为1.06mPa·s。所用填料为陶瓷拉西环,其尺寸有50mm×5Omnx4.5皿n及25mnx25mm×2.5mn两种。大填料在下层,小填料在上层,各高5m,乱堆。若取空塔气速为液泛气速的80%,试求此填料吸收塔的直径及流动阻力。 解:(1)塔径
两种填料的?值如下:
50mm?50mm?4.5mm陶瓷拉西环(乱堆):??2051/m 25mm?25mm?2.5mm陶瓷拉西环(乱堆):??4501/m
比较两种填料的?值可知,小填料的泛点气速应比大填料的低,故应接小填料计算塔径.
Wc?v0.540001.160.5()??()?0.163 Wv?L700?1.161050由图(3?18)中的乱堆填料泛点线查得
14
?4?V0.2?L?0.12g?L
?1000??水??0.952?L1050?F2故:
?F?0.12g?L???V?L0.2?0.12?9.81?1050?1.568m/s450?0.952?1.16?1.060.2
??0.8?F?0.8?1.588?1.254m/s塔径:
D?4Vs/?u?4?700/(3600?3.14?1.254)?0.444m (2).压强降
因两段填料层具有不同的?值,故塔内流动阻力应分两段计算. 上层:25mm?25mm?2.5mm.乱堆瓷环
u2???V0.2(1.25)2?450?0.952?1.16?L??(1.06)2?0.0767g?L9.81?1050(WL?V0.5)()?0.163WV?L
由图(3?18)查得
?p?32?9.81Pa/m?314Pa/m Z则全塔压降?p总?1373.4?5?314?5?8437Pa
3在直径为0.8m的填料塔中,装填25mx25m×2.5m的瓷拉西环,用于常压及20℃下气体吸收操作。若液、气性质分别与水和空气相同,按质量计的液、气流量比为5。核算上升气量达3000m3/h时,是否会发生液泛现象?
若改用25m×25mx0.6m的金属鲍尔环,上升气量提高到多少才会液泛?
.解:查附录知.?V?1.205kg/m3,?L?998.2kg/m3,?L?1.005mPa?S 可查得两种填料的?值为 瓷拉西环
25mm?25mm?2.5mm
??450?1/m 15
金属鲍尔环:
25mm?25mm?0.6mm
??160?1/mW?1.2050.5(L)(V)0.5?5?()?0.174 WV?L998.2由图(3?18)查得
对应于此横坐标数值的纵坐标值(乱堆填料泛点线)
uF2???V0.2?L?0.1 g?L即:
?F2?450?1?1.2059.81?998.2?F?1.34m/s.?(1.005)0.2?0.0554?F2?0.1
液泛的气体体积流量
Vmax'??4D2?F?0.785?0.82?1.34?3600?2424m3/h
上升气量3000m3/h?Vmax,故会发生液泛.
改用鲍尔环,若鲍尔环的液泛速度为?F',填料因子为?' 因横坐标值不变,则纵坐标仍为0.1
?F'2?450()?'??F?160?F'2?1.805?450?5.08??F'?2.253m/s160
故改用鲍尔环后,发生液泛的上升气量为
Vmax'?0.785?0.82?2.253?3600?4075m3/h
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