通風(fēng)排氣中的有害氣體凈化PPT課件

1、第二節(jié) 吸收法基本理論-基本概念 物理吸收：溶解 化學(xué)吸收：有化學(xué)反應(yīng)，效率高 NH3+H2O=氨水 吸收質(zhì)：被吸收的氣體。氨，變量 惰氣：不被吸收的氣體。空氣，不變量 吸收劑：用于吸收的液體。水，不變量第1頁/共62頁濃度 摩爾分數(shù): xa=組分摩爾數(shù)/總摩爾數(shù)=na/na+nb n=G/M , kmol=kg/分子量 比摩爾分數(shù): Xa=氣（液）體中組分摩爾數(shù)/惰氣（吸收劑）摩爾數(shù)= na/nb Xa = xa /(1-xa ) 吸收過程中： 液體中組分Xa 氣體中組分Ya 第2頁/共62頁其他濃度 容積濃度：百萬分之一 1ppm，多用于氣體 質(zhì)量濃度： mg/m3 例：標態(tài)下氯Cl2的濃

2、度為171 g/ m3 每m3混合空氣中Cl2的體積：V= 171 * 10-3*22.4/71第3頁/共62頁氣液平衡過程 物理吸收： 氣相=吸收質(zhì)+惰氣氣相中吸收質(zhì)濃度y 液相=吸收質(zhì)+吸收劑液相中吸收質(zhì)濃度x 溶解與解吸：吸收速度；解吸速度 氣液平衡（相平衡）： 吸收速度=解吸速度 平衡由吸收質(zhì)濃度x,y決定x吸收解吸y第4頁/共62頁氣液平衡定律 亨利定律：P*=Ex P*：平衡分壓力;KPa或atm,由E的單位決定 x：液相濃度，摩爾分數(shù); E:亨利常數(shù), KPa或atm； E大， P*大，難吸收 溫度高， E大第5頁/共62頁分壓力與相平衡 亨利定律：P*=Ex 分壓力與相平衡 氣

3、相中吸收質(zhì)分壓力P P*，吸收； P P*，吸收； P P*，解吸； P =P*，平衡； 平衡分壓力P*與液相濃度x對應(yīng) 氣相分壓力（濃度）與液相平衡濃度(溶解度) x *對應(yīng) 溶解度：與氣液性質(zhì)，溫度，分壓力有關(guān)。xP*P對應(yīng)x *對應(yīng)第7頁/共62頁第8頁/共62頁氣液平衡定律其他表示 亨利定律：P*=Ex 溶解度：P*=C/H C:液相中的氣體溶解度,kmol/m3 H：溶解度系數(shù) 摩爾分數(shù)： y *=E/ Pz * x=m * x P=氣體總壓力Pz *摩爾分數(shù)y E，Pz 的單位相同，當(dāng)E單位atm, Pz=1atm,m=E m:相平衡系數(shù) 比摩爾分數(shù)：Y *=m * X （當(dāng)X 很

4、小時）第9頁/共62頁氣液平衡線 平衡線 Y *=m * X YAXA*； （或溶解度） XAYA*；（或氣相平衡分壓力） 吸收推動力 Y=Y- Y*第10頁/共62頁第三節(jié) 吸收機理 吸收機理理論 雙膜理論:應(yīng)用最廣 滲透模型 表面更新模型 其它模型第11頁/共62頁第三節(jié) 吸收機理 雙膜理論 一面兩膜兩主體：相界面+氣（液）膜+氣（液）相主體 氣（液）相主體：紊流；濃度均勻，無傳質(zhì)阻力第12頁/共62頁 雙膜理論 氣（液）膜：層流；濃度梯度；是主要的傳質(zhì)阻力 相界面：氣液相總是平衡，界面平衡；界面平衡氣液主體平衡第13頁/共62頁吸收速率方程 吸收速率GA ：單位時間吸收量，kmol/s

5、通過氣膜量計算： GA = kg(YA-Yi*)F 通過液膜量計算： GA = kl(Xi* - XA)F 氣相總吸收系數(shù)； 吸收速率方程；GA = Kg(YA-YA*)F 液相總吸收系數(shù)； 吸收速率方程: GA = Kl(XA* - XA)F第14頁/共62頁傳質(zhì)阻力 傳質(zhì)阻力吸收系數(shù)的倒數(shù)11gglmKkk 傳質(zhì)總阻力氣相傳質(zhì)阻力液相傳質(zhì)阻力l例：第15頁/共62頁強化吸收方法 氣膜控制：增加氣流速度和氣流擾動 液膜控制：增加液體流量和液體擾動 總之： 增加氣液接觸面積 增加氣液速度 增加供液量第16頁/共62頁第四節(jié) 吸收設(shè)備 吸收設(shè)備基本要求： 氣液接觸面積大 氣液接觸時間長 氣液擾動

6、強 氣液逆流 噴淋塔 氣液接觸面積小 效率低 可同時除塵第17頁/共62頁填料塔n增加氣液接觸面積F第18頁/共62頁湍球塔 輕質(zhì)小球 氣液固三相流 小球運動，刷新液膜第19頁/共62頁篩板塔 氣液垂直交叉流第20頁/共62頁第五節(jié) 物料平衡和操作線方程 物料平衡：氣相減少量等于液相增加量 傳質(zhì)微分方程:dG=VdY=LdX kmol/s V，惰氣kmol/s L：吸收劑kmol/s X： kmol吸收質(zhì)/ kmol吸收劑 Y： kmol吸收質(zhì)/ kmol惰氣 操作線方程： V（Y1- Y2 ）= L（X1- X2 ）第21頁/共62頁操作線與平衡線 操作線V（Y1- Y2 ）= L（X1-

7、X2 ） 表示沿塔各個截面的氣液濃度 吸收推動力：Y=Y- Y*；沿塔變化第22頁/共62頁液氣比 液氣比 L/V=（Y1- Y2 ）/（X1- X2 ） X： kmol吸收質(zhì)/ kmol吸收劑 Y： kmol吸收質(zhì)/ kmol惰氣 氣液比：處理1kmol惰氣所用吸收劑量第23頁/共62頁第六節(jié) 吸收設(shè)備計算 吸收劑用量計算： 2點：出口氣相濃度Y2；入口液相濃度X2；不變;1點：入口氣相濃度Y1；不變 1點：出口液相濃度X1隨供液量而變化 因L/V=（Y1- Y2 ）/（X1- X2 ） 最小供液量：點1 (L/V)min=（Y1- Y2 ）/（X1*- X2 ） 最佳供液量：1.22 (L

8、/V)min第24頁/共62頁吸收推動力 Y=Y- Y*；沿塔變化 對數(shù)平均推動力 算數(shù)平均推動力 吸收塔的吸收速度： G=FKgYP kmol/s 吸收設(shè)備設(shè)計計算: 計算吸收劑用量 計算吸收塔氣液接觸面積F:根據(jù)需要的吸收速度第25頁/共62頁吸收劑選擇 要求：溶解性好，無毒等； 物理吸收：溶解度大 化學(xué)吸收：常用中和反應(yīng)；酸性氣體（CO,NO,SO）用堿性液體 常用吸收劑 水 堿性液體 其它：第26頁/共62頁第八節(jié) 吸附法 吸附原理： 物理吸附 化學(xué)吸附物理吸附化學(xué)吸附1.吸附力范德華力；2.不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；3.過程快，瞬間達到平衡；4.放熱反應(yīng)；5.吸附可逆；1.吸附力化學(xué)鍵力；2.

9、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；3.過程慢；4.升高溫度有助于提高速率；5.吸附不可逆；第27頁/共62頁動活性 靜活性：平衡吸附量 一定溫度，壓力下處于飽和狀態(tài)的吸附劑所吸附的氣體量 穿透 吸附波 動活性靜活性 速度影響動活性 速度小，波陡，動活性大 速度分布不均，動活性小第28頁/共62頁吸附劑 吸附劑需具備的特性 內(nèi)表面積大 具有選擇性吸附作用 高機械強度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性 吸附容量大 來源廣泛，造價低廉 良好的再生性能第29頁/共62頁常用吸附劑特性吸附劑類型活性炭活性氧化鋁硅膠沸石分子篩4A5A13x堆 積 密 度 (kg/m3)(kg/m3)200 -600750 -1000800800800800熱

10、容(KJ/KgK)0.836 -1.2540.836 -1.0450.920.7940.794操作溫度上限 （K）423773673873873873平 均 孔 徑 （）15 -2518 - 48224513再 生 溫 度 （K）373 -413473 -523393 -423473 -573473 -573473 -573比 表 面 積 （/g/g）600-1600210-360600第30頁/共62頁第七章 自然通風(fēng)第31頁/共62頁自然通風(fēng)基本原理 基本原理：只要建筑開口兩側(cè)存在壓力差P，就會有空氣流過開口。流過的風(fēng)速為： 熱壓：溫差引起的空氣密度差導(dǎo)致建筑開口內(nèi)外的壓差。 風(fēng)壓：室外氣

11、流繞流引起建筑周圍壓力分布的不同形成開口處的壓差。 PP22第32頁/共62頁熱壓通風(fēng))()(nwababghPPPP 熱壓： 如b關(guān)閉，a打開，a的壓差：P b-a=gh(w - n)如a關(guān)閉， b 打開,同樣A,b打開第33頁/共62頁余壓 余壓：室內(nèi)與室外同標高處的壓差 中和面：余壓=0 a余壓：P a=- gh1(w- n) Pn=gh1 n Pw=gh1 w b：Pb=gh2(w- n)hbaoo2h1中和面第34頁/共62頁風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)第35頁/共62頁風(fēng)壓 空氣動力陰影區(qū)：演示 排風(fēng)口應(yīng)在空氣動力陰影區(qū)外 建筑物風(fēng)壓：Pf=Kvw 2 /2w 空氣動力系數(shù)K第36頁/共6

12、2頁風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng) wwfKP 22 第37頁/共62頁風(fēng)洞模型實驗第38頁/共62頁風(fēng)洞模型實驗第39頁/共62頁第40頁/共62頁第41頁/共62頁風(fēng)壓和熱壓的聯(lián)合作用 hbKbxbPawtwtnnxaPKawwwbnwxawwbxbbKhgPKPP 2)(222 wwaxaaKPP 22 第42頁/共62頁熱壓自然通風(fēng)計算 風(fēng)壓不穩(wěn)定 城市靜風(fēng)頻率超過50% 任意風(fēng)向頻率不超過25% 主導(dǎo)風(fēng)向頻率15%20% 現(xiàn)行自然通風(fēng)計算中不計算風(fēng)壓第43頁/共62頁熱壓自然通風(fēng)計算 計算所需全面換氣量 確定窗孔位置，分配各窗孔進風(fēng)量 計算各窗孔內(nèi)外壓差和面積（假定中和面位置） 中和面位置與進

13、排風(fēng)面積： (Fa/ Fb ) 2= hb/h1a a:進風(fēng);b:排風(fēng)第44頁/共62頁熱車間排風(fēng)溫度計算 排風(fēng)溫度確定方法： 根據(jù)排風(fēng)溫度與室外通風(fēng)計算溫度差的允許值確定1012 根據(jù)溫度梯度法計算tp=tn+a(h-2) 根據(jù)有效熱量系數(shù)計算tp=tw+(tn-tw)/m第45頁/共62頁有效熱量系數(shù) 有效熱量系數(shù)m:直接散發(fā)到工作區(qū)的熱量比第46頁/共62頁第47頁/共62頁第48頁/共62頁熱車間自然通風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計第49頁/共62頁第50頁/共62頁第51頁/共62頁第八章 通風(fēng)系統(tǒng)實驗 第一節(jié) 風(fēng)壓，風(fēng)速，風(fēng)量測定 步驟： 測定斷面選擇， 測點布置， 壓力測定 計算風(fēng)速 第52頁/共62頁測定斷面選擇 選氣流均勻處，避免渦流影響第53頁/共62頁測點布置 管道截面，氣流速度分布不均勻，壓力不均勻；截面上多點測量，取平均值第54頁/共62頁風(fēng)速測定 直接式：熱球式熱電風(fēng)速儀 間接式：動壓計算風(fēng)速 平均動壓計算平均風(fēng)速第55頁/共62頁壓力測定 測壓管微壓計（或U形