§ 3. Коэффициент абсорбции — массопередачи

Происходящий при абсорбции перенос вещества из одной фазы в другую происходит путем как молекулярной, так и турбулентной диффузии. По обе стороны границы между фазами в непосредственной близости от нее расположены газовый и жидкостный ламинарные слои. Растворимый газовый компонент подводится к газовому ламинарному слою за счет турбулентной диффузии, переносится через оба ламинарных слоя за счет молекулярной диффузии и отводится от жидкостного ламинарного слоя снова за счет турбулентной диффузии. Так как скорость турбулентной диффузии во много раз больше скорости молекулярной диффузии, то можно считать, что общее сопротивление процесса переноса R равно сумме сопротивлений газового и жидкостного ламинарных слоев.

Учитывая, что коэффициенты абсорбции обратно пропорциональны сопротивлениям, имеем

1/=1/_г+1/_ж. (15.7)

Так как концентрации в газе и жидкости измеряются в разных единицах, в полученное уравнение вводят коэффициент пересчета ψ из формулы Генри:

. (15.8)

Для хорошо растворимых газов процесс абсорбции в основном определяется сопротивлением газовой пленки, т.е. ≈ _г, а для плохо растворимых газов — сопротивлением жидкостной пленки, т.е. = _ж/ψ.

Коэффициент абсорбции — массопередачи зависит от свойств газа и жидкости, конструкции абсорбера, скорости движения сред, температуры.

Для его определения имеется ряд эмпирических формул, одна из которых для насадочного абсорбера и хорошо растворимого газа имеет следующий вид, кг/(м²·ч·Па):

 = 12,75·10^-6Мw^0,75(0,0011T — 0,18)^0,25/(13,7 + , (15.9)

где М — молекулярная масса поглощаемого компонента; w— скорость газа в свободном сечении насадки, см/с; Т — абсолютная температура газа, К; d_экв — эквивалентный диаметр насадки (см. табл. 15.2); f_o — удельная поверхность насадки, м²/м³ (см. табл. 15.2).

Таблица 15.2. Характеристики некоторых насадок

Характеристика	Кольца керамические, правильно уложенные, размером, мм		Кольца керамические, беспорядочно лежащие, размером, мм		Кокс кусковой размером, мм		Кварц размером, мм		Хордовая насадка размером в свету, мм
	50x50x5	100x100x100	25X25X3	50x50x5	25	75	25	75	10	30
Удельная поверхность fo, м2/м3	110	60	260	90	120	42	120	42	100	48
Свободный объем Vс, м3/м3	0,73	0,72	0,75	0,78	0,53	0,58	0,32	0,46	0,55	0,77
Удельная масса, кг/м3	650	650	530	530	600	550	1600	1380	-	-
Средний коэффициент сопротивления ср	10—12	1	500—600	130—140	240—300	35	-	80	-	-
Эквивалентный диаметр dэкв, мм	27	48	15	35	18	55	10,5	44	22	64

В целях упрощения расчетов часто используют номограммы.