1、第五章通风排气中的有害气体净化,燃烧法 热力燃烧 催化燃烧 冷凝法:铬酸 吸收法：液体吸收气体 吸附法：固体吸收气体,第二节 吸收法基本理论 -基本概念,物理吸收：溶解 化学吸收：有化学反应，效率高 NH3+H2O=氨水 吸收质：被吸收的气体。氨，变量 惰气：不被吸收的气体。空气，不变量 吸收剂：用于吸收的液体。水，不变量,浓度,摩尔分数: xa=组分摩尔数/总摩尔数=na/na+nb n=G/M , kmol=kg/分子量 比摩尔分数: Xa=气（液）体中组分摩尔数/惰气（吸收剂）摩尔数= na/nb Xa = xa /(1-xa ) 吸收过程中： 液体中组分Xa 气体中组分Ya,其他浓度,
2、容积浓度：百万分之一 1ppm，多用于气体 质量浓度： mg/m3例：标态下氯Cl2的浓度为171 g/ m3 每m3混合空气中Cl2的体积：V= 171 * 10-3*22.4/71,气液平衡过程,物理吸收： 气相=吸收质+惰气气相中吸收质浓度y 液相=吸收质+吸收剂液相中吸收质浓度x 溶解与解吸：吸收速度；解吸速度 气液平衡（相平衡）： 吸收速度=解吸速度 平衡由吸收质浓度x,y决定,气液平衡定律,亨利定律：P*=Ex P*：平衡分压力;KPa或atm,由E的单位决定 x：液相浓度，摩尔分数; E:亨利常数, KPa或atm； E大， P*大，难吸收 温度高， E大,分压力与相平衡,亨利定
3、律：P*=Ex 分压力与相平衡 气相中吸收质分压力P P*，吸收；P P*，解吸；P =P*，平衡； 平衡分压力P*与液相浓度x对应 气相分压力（浓度）与液相平衡浓度(溶解度) x *对应 溶解度：与气液性质，温度，分压力有关。,x,P*,P,对应,x *,对应,分压力与相平衡(X),气相中吸收质浓度可以用分压力表示 气体分压力定律：气体分压力P=气体总压力Pz *摩尔分数y 亨利定律：P*=Ex 分压力与相平衡 气相中吸收质分压力P P*，吸收；P P*，解吸；P =P*，平衡； 平衡分压力P*与液相浓度x对应 气相分压力（浓度）与液相平衡浓度(溶解度) x *对应 溶解度：与气液性质，温度
4、，分压力有关。,x,P*,P,对应,x *,对应,气液平衡定律其他表示,亨利定律：P*=Ex 溶解度：P*=C/H C:液相中的气体溶解度,kmol/m3 H：溶解度系数 摩尔分数： y *=E/ Pz * x=m * x P=气体总压力Pz *摩尔分数y E，Pz 的单位相同，当E单位atm, Pz=1atm,m=E m:相平衡系数 比摩尔分数：Y *=m * X （当X 很小时）,气液平衡线,平衡线 Y *=m * X YAXA*； （或溶解度）XAYA*；（或气相平衡分压力） 吸收推动力 Y=Y- Y*,第三节 吸收机理,吸收机理理论 双膜理论:应用最广 渗透模型 表面更新模型 其它模型
5、,第三节 吸收机理,双膜理论 一面两膜两主体：相界面+气（液）膜+气（液）相主体 气（液）相主体：紊流；浓度均匀，无传质阻力,双膜理论 气（液）膜：层流；浓度梯度；是主要的传质阻力 相界面：气液相总是平衡，界面平衡；界面平衡气液主体平衡,吸收速率方程,吸收速率GA ：单位时间吸收量，kmol/s 通过气膜量计算： GA = kg(YA-Yi*)F 通过液膜量计算： GA = kl(Xi* - XA)F 气相总吸收系数； 吸收速率方程；GA = Kg(YA-YA*)F 液相总吸收系数； 吸收速率方程: GA = Kl(XA* - XA)F,传质阻力,传质阻力吸收系数的倒数,传质总阻力气相传质阻力
6、液相传质阻力 例：,强化吸收方法,气膜控制：增加气流速度和气流扰动 液膜控制：增加液体流量和液体扰动 总之： 增加气液接触面积 增加气液速度 增加供液量,第四节 吸收设备,吸收设备基本要求： 气液接触面积大 气液接触时间长 气液扰动强 气液逆流 喷淋塔 气液接触面积小 效率低 可同时除尘,填料塔,增加气液接触面积F,湍球塔,轻质小球 气液固三相流 小球运动，刷新液膜,筛板塔,气液垂直交叉流,第五节 物料平衡和操作线方程,物料平衡：气相减少量等于液相增加量 传质微分方程:dG=VdY=LdX kmol/s V，惰气kmol/s L：吸收剂kmol/s X： kmol吸收质/ kmol吸收剂 Y：
7、 kmol吸收质/ kmol惰气 操作线方程： V（Y1- Y2 ）= L（X1- X2 ）,操作线与平衡线,操作线V（Y1- Y2 ）= L（X1- X2 ） 表示沿塔各个截面的气液浓度 吸收推动力：Y=Y- Y*；沿塔变化,液气比,液气比 L/V=（Y1- Y2 ）/（X1- X2 ） X： kmol吸收质/ kmol吸收剂 Y： kmol吸收质/ kmol惰气 气液比：处理1kmol惰气所用吸收剂量,第六节 吸收设备计算,吸收剂用量计算： 2点：出口气相浓度Y2；入口液相浓度X2；不变;1点：入口气相浓度Y1；不变 1点：出口液相浓度X1随供液量而变化 因L/V=（Y1- Y2 ）/（X
8、1- X2 ） 最小供液量：点1 (L/V)min=（Y1- Y2 ）/（X1*- X2 ） 最佳供液量：1.22 (L/V)min,吸收推动力,Y=Y- Y*；沿塔变化 对数平均推动力 算数平均推动力 吸收塔的吸收速度： G=FKgYP kmol/s 吸收设备设计计算: 计算吸收剂用量 计算吸收塔气液接触面积F:根据需要的吸收速度,吸收剂选择,要求：溶解性好，无毒等； 物理吸收：溶解度大 化学吸收：常用中和反应；酸性气体（CO,NO,SO）用碱性液体 常用吸收剂 水 碱性液体 其它：,第八节 吸附法,吸附原理： 物理吸附 化学吸附,动活性,静活性：平衡吸附量 一定温度，压力下处于饱和状态的吸
9、附剂所吸附的气体量 穿透 吸附波 动活性静活性 速度影响动活性 速度小，波陡，动活性大 速度分布不均，动活性小,吸附剂,吸附剂需具备的特性 内表面积大 具有选择性吸附作用 高机械强度、化学和热稳定性 吸附容量大 来源广泛，造价低廉 良好的再生性能,常用吸附剂特性,第七章 自然通风,自然通风基本原理,基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差P，就会有空气流过开口。流过的风速为：热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差。风压：室外气流绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的压差。,热压通风,热压： 如b关闭，a打开，a的压差：P b-a=gh(w - n) 如a关闭， b 打开,同样 A,b
10、打开,余压,余压：室内与室外同标高处的压差 中和面：余压=0 a余压：P a=- gh1(w- n) Pn=gh1 n Pw=gh1 w b：Pb=gh2(w- n),风压作用下的自然通风,风压,空气动力阴影区：演示 排风口应在空气动力阴影区外 建筑物风压：Pf=Kvw 2 /2w 空气动力系数K,风压作用下的自然通风,Pf,往往采用CFD或风洞模型实验的方法求取K值。,风洞模型实验,风洞模型实验,CFD,风压和热压的联合作用,热压自然通风计算,风压不稳定 城市静风频率超过50% 任意风向频率不超过25% 主导风向频率15%20% 现行自然通风计算中不计算风压,热压自然通风计算,计算所需全面换
11、气量 确定窗孔位置，分配各窗孔进风量 计算各窗孔内外压差和面积 （假定中和面位置） 中和面位置与进排风面积： (Fa/ Fb ) 2= hb/h1a a:进风;b:排风,热车间排风温度计算,排风温度确定方法： 根据排风温度与室外通风计算温度差的允许值确定1012 根据温度梯度法计算tp=tn+a(h-2) 根据有效热量系数计算tp=tw+(tn-tw)/m,有效热量系数,有效热量系数m:直接散发到工作区的热量比,热车间自然通风结构设计,第八章 通风系统实验,第一节 风压，风速，风量测定 步骤： 测定断面选择， 测点布置， 压力测定 计算风速,测定断面选择,选气流均匀处，避免涡流影响,测点布置,管道截面，气流速度分布不均匀，压力不均匀；截面上多点测量，取平均值,风速测定,直接式：热球式热电风速仪 间接式：动压计算风速 平均动压计算平均风速,压力测定,测压管微压计（或U形管） 测压管：毕托管测静，全，动压,微压计连接,实验设备,图1 实验装置示意图,第二节 局部排风罩风量测定,动压法测风量 静压法测风量 静压局部排风罩流量系数：可算出动压,第六节 除尘器性能测定,风量： 漏风率：测出出入口风量可得 阻力：出入口平均全压差 效率： 浓度测定法 质量测定法,实验设备,
