對(duì)于低濃度的氣體混合物和低濃度的液體而言，例如吸收法凈化污染氣體，由于組分在氣相和液相中的濃度都比較低，則其氣相中的分壓p可假定與摩爾分子比y成正比；其在液相中的濃度C亦可假定與x成正比，即Y=y=P/p；X=x。在此情況下，可以認(rèn)為塔內(nèi)的氣體流率為常數(shù)（即混合氣體的流量與惰性氣體的流量是相等的），這樣就使填料層高度的計(jì)算大為簡(jiǎn)化。
填料塔是逆流連續(xù)式的吸收設(shè)備，氣、液兩相的流率與濃度都沿填料層高度連續(xù)變化，因此可以從填料層的一個(gè)微分段來(lái)分析。
如下圖所示，從上而下計(jì)算。當(dāng)填料高度變化dh時(shí)，氣體的濃度由Y→Y+dY，同時(shí)液體濃度由X→X+dX。設(shè)塔的內(nèi)截面為S，低濃度氣體的吸收，可假定通過(guò)塔的任何截面的氣體量G·S不變，故在此微分段，單位時(shí)間從氣相傳入液相的溶質(zhì)的量為G·S·dY，或?yàn)?/span>L·S·dX。假設(shè)單位體積填料層所提供的有效氣液接觸面積為a，則微分段內(nèi)總的有效接觸面積為：a·S·dh。
當(dāng)傳質(zhì)速率為NA時(shí)，則單位時(shí)間從氣相傳入液相的溶質(zhì)量為NA·S·a·dh，而NA=KY（Y-Ye），則
G·S·dY=NA·S·a·dh=KY（Y-Ye）·S·a·dh
式中G為常數(shù)。假設(shè)KY和a亦為常數(shù)，則分別列出變數(shù)后，再?gòu)乃數(shù)剿追e分，可得填料層高的計(jì)算式如下：
值得注意的是，在實(shí)際操作中并非全部填料表面都被液體潤(rùn)濕，而在已潤(rùn)濕表面上有液體停滯時(shí)，也不能*有效地參與傳質(zhì)過(guò)程，所以a值總是要小于干填料面積，而且a的大小不僅與填料的幾何特性有關(guān)，而且與氣液兩相的流速及物理特性有關(guān)，因此在實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)出a值是困難的。為此在實(shí)驗(yàn)中常常把a值和傳質(zhì)系數(shù)KY結(jié)合成一個(gè)系數(shù)加以測(cè)定，反應(yīng)出的是塔的單位填充體積傳質(zhì)情況，于是把兩者的乘積KY·a稱之為體積傳質(zhì)系數(shù)（單位：kmol/m3·h），在上式積分時(shí)，假定體積傳質(zhì)系數(shù)為常數(shù)，不隨塔高變化。
上式表明：填料層高度h是G/（KY·a）和
兩個(gè)量的乘積，其中G/（KY·a）的單位與高度相同，稱為氣相總傳質(zhì)單元高度，而
一個(gè)無(wú)因次的數(shù)，稱為總傳質(zhì)單元數(shù)。令G/（KY·a）=HOG；
=NOG。 則 h=HOG·NOG
氣相總傳質(zhì)單元高度和總傳質(zhì)系數(shù)KY是相的。
因?yàn)?/span> 1/KY=1/kY+m/kx
則有 G/（KY·a）=G/（kY·a）+G·m/（kx·a）
由上式可見(jiàn)：總傳質(zhì)單元高度與相應(yīng)的體積傳質(zhì)系數(shù)的倒數(shù)成正比，后者相當(dāng)于傳質(zhì)阻力，對(duì)于一定物質(zhì)的吸收，若氣、液流動(dòng)情況相同時(shí)，傳質(zhì)單元高度取決于填料的性能，填料的性能好，則每個(gè)傳質(zhì)單元的高度就小。同樣，當(dāng)填料的類型和規(guī)格相同時(shí)，總傳質(zhì)單元高度就取決于氣、液流動(dòng)情況。例如KY·a大體上與G0.8成正比，顯然G/（KY·a）就與G0.8成正比。所以從整個(gè)吸收塔來(lái)看，即使G變化很大，KY·a變化也很大時(shí)，對(duì)傳質(zhì)單元高度的影響是很小的，即填料一定時(shí)，其變化范圍不大。常用填料的HOG值大都在0.5~1.5m之間。
關(guān)于總傳質(zhì)單元數(shù)HOG的物理意義可作如下分析，以氣相總傳質(zhì)單元數(shù)
為例，積分符號(hào)中的分子dY為氣相濃度變化值，分母Y-Ye為吸收推動(dòng)力，故
使取決于吸收過(guò)程中濃度變化與推動(dòng)力大小的一個(gè)數(shù)值，表示要達(dá)到一定吸收效果的難以程度。若吸收分離所要求的濃度變化愈大，平均推動(dòng)力愈小，則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)就愈大，表示達(dá)到所要求的吸收效果較難。反之，則表示容易達(dá)到所要求的吸收效果。 令L/（KX·a）=HOL，稱為液相總傳質(zhì)單元高度
，稱為液相總傳質(zhì)單元數(shù)則 h=HOL·NOL
產(chǎn)品分類
更新時(shí)間：2011-04-02 
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