题目
在填料塔内用清水吸收空气中的氨气,空气的流率为0.024kmol/(m2.s),其中氨气的摩尔比为0.015,入口清水流率为0.023 kmol/(m2.s)。操作条件下的相平衡关系为Y=0.8X,总体积传质系数KYa=0.06 kmol/(m3.s)。如果氨气的吸收率为99%,填料塔的塔高应为多少?
在填料塔内用清水吸收空气中的氨气,空气的流率为0.024kmol/(m2.s),其中氨气的摩尔比为0.015,入口清水流率为0.023 kmol/(m2.s)。操作条件下的相平衡关系为Y=0.8X,总体积传质系数KYa=0.06 kmol/(m3.s)。如果氨气的吸收率为99%,填料塔的塔高应为多少?
题目解答
答案
解:进口氨气的摩尔比为Y1=0.015,
出口摩尔比为
进口清水中氨浓度
,出口吸收液中氨浓度
可以通过全塔的物料衡算求得:
塔底的传质推动力为
塔顶的传质推动力为
平均推动力为
所以传质单元数为
传质单元高度为
所以填料塔的高度为
解析
步骤 1：计算出口氨气的摩尔比
氨气的吸收率为99%，因此出口氨气的摩尔比为：
${y}_{2}=(1-0.99)\times 0.015=1.5\times {10}^{-4}$
步骤 2：计算出口吸收液中氨浓度
进口清水中氨浓度${x}_{2}=0$，出口吸收液中氨浓度可以通过全塔的物料衡算求得：
${x}_{1}=\dfrac {0.015\times 0.99}{0.023}=0.0648$
步骤 3：计算塔底和塔顶的传质推动力
塔底的传质推动力为${V}_{1}={V}_{1}-mx=0.015-0.8\times 0.0648=0.0026$
塔顶的传质推动力为${Y}_{2}={Y}_{2}-m{X}_{2}=1.5\times {10}^{-4}-0=1.5\times {10}^{-4}$
步骤 4：计算平均推动力
平均推动力为$\Delta {Y}_{m}=\dfrac {\Delta {Y}_{2}-\Delta {Y}_{2}}{\ln \dfrac {\Delta {Y}_{2}}{\Delta {Y}_{2}}}=\dfrac {0.0026-0.00015}{\ln \dfrac {0.0026}{0.0026}}=0.00086$
步骤 5：计算传质单元数
传质单元数为${V}_{OC}=\dfrac {{V}_{1}-{V}_{2}}{\Delta {V}_{m}}=\dfrac {0.015-0.00015}{0.00086}=17.3$
步骤 6：计算传质单元高度
传质单元高度为${A}_{OG}=\dfrac {G}{{R}_{Y}a}=\dfrac {0.024}{0.06}=0.4m$
步骤 7：计算填料塔的高度
填料塔的高度为$={H}_{OG}\times NOG=0.4\times 17.3=6.92m$
氨气的吸收率为99%，因此出口氨气的摩尔比为：
${y}_{2}=(1-0.99)\times 0.015=1.5\times {10}^{-4}$
步骤 2：计算出口吸收液中氨浓度
进口清水中氨浓度${x}_{2}=0$，出口吸收液中氨浓度可以通过全塔的物料衡算求得：
${x}_{1}=\dfrac {0.015\times 0.99}{0.023}=0.0648$
步骤 3：计算塔底和塔顶的传质推动力
塔底的传质推动力为${V}_{1}={V}_{1}-mx=0.015-0.8\times 0.0648=0.0026$
塔顶的传质推动力为${Y}_{2}={Y}_{2}-m{X}_{2}=1.5\times {10}^{-4}-0=1.5\times {10}^{-4}$
步骤 4：计算平均推动力
平均推动力为$\Delta {Y}_{m}=\dfrac {\Delta {Y}_{2}-\Delta {Y}_{2}}{\ln \dfrac {\Delta {Y}_{2}}{\Delta {Y}_{2}}}=\dfrac {0.0026-0.00015}{\ln \dfrac {0.0026}{0.0026}}=0.00086$
步骤 5：计算传质单元数
传质单元数为${V}_{OC}=\dfrac {{V}_{1}-{V}_{2}}{\Delta {V}_{m}}=\dfrac {0.015-0.00015}{0.00086}=17.3$
步骤 6：计算传质单元高度
传质单元高度为${A}_{OG}=\dfrac {G}{{R}_{Y}a}=\dfrac {0.024}{0.06}=0.4m$
步骤 7：计算填料塔的高度
填料塔的高度为$={H}_{OG}\times NOG=0.4\times 17.3=6.92m$