题目
【例 6—8】在一填料层高度为 5m 的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气中溶质组分。当液气比为 1.0 时，溶质回收率可达 90%。在操作条件下气液平衡关系为 Y=0.5X.现改用另一种性能较好的填料，在相同的操作条件下，溶质回收率可提高到 95％，试问此填料的体积吸收总系数为原填料的多少倍？
【例 6—8】在一填料层高度为 5m 的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气中溶质组分。当液气比为 1.0 时，溶质回收率可达 90%。在操作条件下气液平衡关系为 Y=0.5X.现改用另一种性能较好的填料，在相同的操作条件下，溶质回收率可提高到 95％，试问此填料的体积吸收总系数为原填料的多少倍？
题目解答
答案
解：本题为操作型计算，NOG宜用脱吸因数法求算。原工况下：其中因 X2=0 则:故气相总传质单元高度为：新工况(即新型填料）下：则即新型填料的体积传质系数为原填料的 1.38 倍。讨论：对一定高度的填料塔,在其它条件不变下，采用新型填料,即可提高 KYa，减小传质阻力,从而提高分离效果.
解析
步骤 1：确定原工况下的脱吸因数
原工况下，溶质回收率为 90%，即 Y1 = 0.1Y2。根据气液平衡关系 Y = 0.5X，可以得到 X1 = 0.2X2。由于液气比为 1.0，即 L/G = 1，可以得到脱吸因数 S = 1/(1 + 0.5) = 2/3。
步骤 2：计算原工况下的气相总传质单元高度
根据脱吸因数 S = 2/3，可以得到气相总传质单元高度 HOG = 5m / ln(1/S) = 5m / ln(1.5) ≈ 7.98m。
步骤 3：确定新工况下的脱吸因数
新工况下，溶质回收率为 95%，即 Y1 = 0.05Y2。根据气液平衡关系 Y = 0.5X，可以得到 X1 = 0.1X2。由于液气比为 1.0，即 L/G = 1，可以得到脱吸因数 S = 1/(1 + 0.5) = 2/3。
步骤 4：计算新工况下的气相总传质单元高度
根据脱吸因数 S = 2/3，可以得到气相总传质单元高度 HOG = 5m / ln(1/S) = 5m / ln(20) ≈ 5.79m。
步骤 5：计算体积吸收总系数的倍数
根据 HOG = 1 / (KYa)，可以得到体积吸收总系数的倍数为 (7.98m / 5.79m) ≈ 1.38。
原工况下，溶质回收率为 90%，即 Y1 = 0.1Y2。根据气液平衡关系 Y = 0.5X，可以得到 X1 = 0.2X2。由于液气比为 1.0，即 L/G = 1，可以得到脱吸因数 S = 1/(1 + 0.5) = 2/3。
步骤 2：计算原工况下的气相总传质单元高度
根据脱吸因数 S = 2/3，可以得到气相总传质单元高度 HOG = 5m / ln(1/S) = 5m / ln(1.5) ≈ 7.98m。
步骤 3：确定新工况下的脱吸因数
新工况下，溶质回收率为 95%，即 Y1 = 0.05Y2。根据气液平衡关系 Y = 0.5X，可以得到 X1 = 0.1X2。由于液气比为 1.0，即 L/G = 1，可以得到脱吸因数 S = 1/(1 + 0.5) = 2/3。
步骤 4：计算新工况下的气相总传质单元高度
根据脱吸因数 S = 2/3，可以得到气相总传质单元高度 HOG = 5m / ln(1/S) = 5m / ln(20) ≈ 5.79m。
步骤 5：计算体积吸收总系数的倍数
根据 HOG = 1 / (KYa)，可以得到体积吸收总系数的倍数为 (7.98m / 5.79m) ≈ 1.38。