内蒙古工业大学课程设计说明书
?L— 液气相密度，kg /m3 g — 重力加速度, ms2
其中at=110m2/m3，?=67.19×10
?3Nm，?c=61×10
?3Nm，
GL=
4WL=9.61kg?D2?m?s?，?2L?L=982kg /m3，=7.359×10?4Pa?s，g=9.81ms2.
代入数据解得: a=79.36m2/m3 2 气相传质系数的计算
由于氨水是易容气体，属于气膜控制，无需计算液相传质系数。 气相传质系数的计算式：
kG=C(GV0.7?V1/3atDV)()()(atdp)?2 （2-14） a??V?VDVRT式中：C—系数，一般环形填料和鞍形填料为5.23，小于15mm的填料为2.00
R—气体常数，8.314kJkmol?K
T—气体温度，K
DV—溶质在气相中的扩散系数，m2 ?V—气体粘度，Pa?s ?v—气体密度，kg /m3
已知T?310.695K，DV=0.23cm2/s=2.3?10?5m2s
GV—气体通过空塔截面的质量流率，kg/(m2?s)
s，
GV=
4WV=1.41kg/(m2?s)，?V=1.559?10?5Pa?s，?v=0.9092kg /m3 2?D代入数据解得kG?2.12?10?5kmol(m2?s?kPa)
所以ky=PkG?1.90?10?3kmol(m2?s)，其中P=89.590kPa。 所以HOG=
V=0.47m kya?传质单元数的计算
NG??(1?y)mdy，对于该函数值通过直接积分难以求得，故在此处选用图*y2(1?y)(1?y)y1解积分法求取其函数值。即以y1、y2为横坐标，所围成的面积即为其函数值。
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(1?y)m为纵坐标作图，曲线
(1?y)(y?y*)内蒙古工业大学课程设计说明书
其中?1?y?m(1?y)?(1?y*)，将x从0到0.100分为20段取值（且代入塔底、?1?yln1?y*塔顶的气体摩尔分数，即y1、y2）并令数据得如下表格： y A y A (1?y)m=A，由平衡线、操作线图读取*(1?y)(y?y)0.0468 22.6433 0.31564 4.67220
0.10278 10.7330 0.34734 4.51750 0.15432 7.65069 0.3693 4.45290 0.20071 0.24267 0.28082 4.95514 0.45 4.76 6.244404 5.42326 0.40403 4.47493 0.42912 4.58300 由以上数据作图利用图解法得传质单元总数NOG?2.79
3填料层高度
填料层高度计算涉及物料衡算、传质速率和相平衡关系。对于整个吸收塔，气、液的浓度分布都沿塔高变化，吸收速率也在变化。所以要在全塔范围应用吸收速率关系式，就要采用微分方法，然后积分得到填料层的总高度。
选取传质单元数法求解填料层高度。原料气组成中氨气含45%，属于高浓度气体的吸收。气液流率沿塔高变化明显，溶液热效应大，气液温度升高，平衡线斜率也将沿塔高改变。气液相吸收分系数并非常数，总吸收系数变化更为显著，高浓度气体的吸收填料层高度可用如下公式计算
Z??
(1?y)mV??HG?NG=0.47?2.79=1.311m?1311mm
y2ka?(1?y)(y?y*)yy1
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三 结果评价
3.1.填料的确定及论证
根据前一章对所选两种填料进行各方面的计算分析，我们将在这一节根据计算结果确定所用填料。保证工艺计算流程及数据误差在合理范围内的前提下，引起误差的原因与所选填料种类、在计算过程中选择的参数有关。根据工艺条件设计出的填料塔的主要参数如表3-1所示：
表3-1 设计的填料塔数据 题 目 流程布置 气液平衡关系 塔高 塔径 填料 清水吸收填料塔吸收的设计 逆流操作 非等温吸收 1.53m 0.9m 瓷质鲍尔环填料 3.2.逆流的确定及论证
根据前面计算知清水吸收氨的吸收剂用量不大，一般不会引起液泛，所以选用逆流操作。逆流操作适用于平均推动力大的吸收，吸收剂利用率高，完成一定分离任务所需的传质面积小
数据汇总表
表⒈吸收塔的吸收剂用量计算总表
意义及符号
混合气体处理量G 进塔气相摩尔分率y1 出塔气相摩尔分率y2 进塔液相摩尔分率x1 最小液气比（L/V）min
19
结果 4470Nm/h 0.45 0.0468 0.0545 8.9223
3
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混合气体的密度ρ
0.9029kg/m
3
混合气体的粘度μ 吸收剂用量L
1.73?10?5Pa?s
1468.84kmol/h
表⒉塔设备计算总表
意义及符号
塔径D 填料层高Z
气相总传质单元高度HOG 气相总传质单元数NOG
结果 1 m 1.311m 0.47 m 2.79m
表⒊填料计算总表
意义及符号 填料直径dp 空隙率 填料比表面积a 填料因子?
结果 50mm 0.81 110m/m 130 m
-12
3
主要符号说明
1、英文字母
a——填料层的有效传质比表面积（m2/m3） dp——填料当量直径，mm
aw——填料层的润滑比表面积m2/m3
d——填料直径，mm；
E——亨利系数，KPa
H——溶解度系数，kmol /(m3.KPa)
D——扩散系数，m2/s； 塔径; g——重力加速度，kg/(m2.h)
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