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第五章吸附和吸收处理空气的原理与方法.pptx
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1、第五章吸附和吸收处理空气的原理与方法第五章吸附和吸收处理空气的原理与方法空气除湿方法空气除湿方法l冷却除湿法冷却除湿法l固体吸附法固体吸附法(固体床吸附法与转轮法固体床吸附法与转轮法)l液体吸收法液体吸收法l膜法膜法具体采用哪种方法具体采用哪种方法,要根据除湿空气得风量、要根据除湿空气得风量、压力、温度与空气得含湿量压力、温度与空气得含湿量,结合具体得应用结合具体得应用背景进行选择。背景进行选择。冷却除湿法冷却除湿法l原理原理:利用湿空气被冷却到露点温度以下利用湿空气被冷却到露点温度以下,将冷将冷凝水脱除得除湿方法凝水脱除得除湿方法,又称露点法或冷冻法又称露点法或冷冻法;l空气冷却器除湿或喷淋
2、室除湿得方法属于冷却空气冷却器除湿或喷淋室除湿得方法属于冷却除湿除湿;l缺点缺点:l仅为降温仅为降温,表冷器中冷媒温度为表冷器中冷媒温度为20左右即可左右即可;为为除湿除湿,冷媒温度降低到冷媒温度降低到7以下以下,使制冷机使制冷机COP降低。降低。l无法使用自然冷源无法使用自然冷源l再热、双重能量浪费再热、双重能量浪费l霉菌霉菌固体吸附法固体吸附法l原理原理:利用某些固体吸附剂吸湿利用某些固体吸附剂吸湿l硅胶、沸石硅胶、沸石吸吸水蒸汽水蒸汽、再生、再生吸附、脱附吸附、脱附固固气气l包括固体床吸附法与转轮法包括固体床吸附法与转轮法;l优点优点:技术较为成熟技术较为成熟,可靠性高可靠性高;l缺点缺
3、点:l体积较大体积较大,l再生过程吸附剂需要频繁加热与冷却再生过程吸附剂需要频繁加热与冷却,能耗较高能耗较高,l一次性使用吸湿剂又成本过高。一次性使用吸湿剂又成本过高。液体吸收法液体吸收法l原理原理:利用某些吸湿性溶液吸收空气中得水分利用某些吸湿性溶液吸收空气中得水分;l氯化锂、溴化锂氯化锂、溴化锂吸吸水蒸汽水蒸汽、再生、再生吸收、再生吸收、再生液液气气l优点优点:l传热表面即使降到传热表面即使降到0以下也不会结霜以下也不会结霜;l除湿盐溶液具有杀菌性除湿盐溶液具有杀菌性;l缺点缺点:若溶液流速选得不合适将产生溶液飞沫若溶液流速选得不合适将产生溶液飞沫,并随空气一起进入管道并随空气一起进入管道
4、,腐蚀金属。腐蚀金属。膜法除湿膜法除湿l原理原理:利用亲水性除湿膜进行除湿利用亲水性除湿膜进行除湿,即利用渗透即利用渗透分离。分离。l膜科学技术就是一门新兴得高分离、浓缩、提膜科学技术就是一门新兴得高分离、浓缩、提纯、净化技术。纯、净化技术。l膜法除湿研究领域主要集中在三个方面膜法除湿研究领域主要集中在三个方面:压力压力除湿、膜法全热回收与膜湿泵。除湿、膜法全热回收与膜湿泵。l优点优点:能耗低。能耗低。l缺点缺点:制备工艺复杂制备工艺复杂,如果就是液体还要对料液如果就是液体还要对料液进行预处理进行预处理,以防堵塞。以防堵塞。大家学习辛苦了,还是要坚持继续保持安静继续保持安静5、1吸附材料处理空
5、气得机理与方吸附材料处理空气得机理与方法法1、基本知识与概念基本知识与概念l几个名词几个名词l吸附现象吸附现象:相异二相界面上得一种分子积聚现象。相异二相界面上得一种分子积聚现象。l吸附吸附(adsorption):把分子配列程度较低得气相分把分子配列程度较低得气相分子浓缩到分子配列程度较高得固相中。子浓缩到分子配列程度较高得固相中。l吸附剂吸附剂(adsorbent):使气体浓缩得物质。使气体浓缩得物质。l吸附质吸附质(adsorbate):被浓缩得物质。被浓缩得物质。l例如例如:硅胶硅胶(吸附剂吸附剂),水蒸汽水蒸汽(吸附质吸附质)吸附种类吸附种类l物理吸附物理吸附分子间范德华力引起分子间
6、范德华力引起,无化学反应无化学反应,就是可就是可逆吸附逆吸附l吸附质与吸附剂之间不发生化学反应吸附质与吸附剂之间不发生化学反应;l对所吸附得气体选择性不强对所吸附得气体选择性不强;l吸附过程快吸附过程快,参与吸附得各相之间瞬间达到平衡参与吸附得各相之间瞬间达到平衡;l为低放热反应为低放热反应,放热量比相应气体得液化潜热稍大放热量比相应气体得液化潜热稍大;l吸附力不强吸附力不强,在条件改变时可以脱附。在条件改变时可以脱附。l以硅胶与水蒸气以硅胶与水蒸气(物理吸附物理吸附)为例为例,硅胶硅胶+水蒸汽水蒸汽硅胶硅胶nH2O+Q(凝结热凝结热)l化学吸附化学吸附有化学反应有化学反应吸附平衡与吸附等值线
7、吸附平衡与吸附等值线l平衡态下等值线有平衡态下等值线有:l吸附等压线吸附等压线:qf(T),p=constl吸附等温线吸附等温线(经常使用经常使用):qf(p),Tconstl一般一般,吸附量可表示成温度与压力得函数吸附量可表示成温度与压力得函数:q=f(p,T)吸附剂结构吸附剂结构:多孔介质多孔介质,比表面积比表面积l按孔隙大小分为三类按孔隙大小分为三类:微孔微孔、过渡孔、过渡孔、大孔大孔微孔微孔过过渡孔渡孔大孔大孔有效半径有效半径(埃埃)5-1515-20002000比表面比表面积积(m2/g)40010-4000、5-2特点特点在微孔得整个在微孔得整个空空间间存在着吸存在着吸附力附力场场
8、进进入微孔得主入微孔得主要通道要通道通向吸附通向吸附剂颗剂颗粒内部得粗通粒内部得粗通道道代表物代表物质质沸石、某些活沸石、某些活性炭性炭硅胶、硅胶、铝铝凝胶凝胶吸附剂得特性参数吸附剂得特性参数:l 吸附剂密度吸附剂密度:堆积密度堆积密度、真密度、真密度(s)、颗、颗粒密度粒密度(p)堆积密度堆积密度真密度真密度(s)颗粒密度颗粒密度(p)l p 1时时,即整个表面被单分子层所覆盖即整个表面被单分子层所覆盖l当当bp1时时,即亨利公式即亨利公式l弗雷德里克公式弗雷德里克公式 l若若1/n在在0、10、5之间之间,吸附容易进行吸附容易进行,1/n大于大于0、5时时,则吸附很难进行。则吸附很难进行。
9、l限制条件限制条件:仅用于吸附质未达到饱与状态时。仅用于吸附质未达到饱与状态时。l当吸附表面出现凝结与结晶时当吸附表面出现凝结与结晶时,吸附现象则不明显吸附现象则不明显了。了。lBET公式公式l适用范围适用范围:多分子层吸附多分子层吸附,0、05p/p00、35。等温吸附线等温吸附线(AdsortionIsotherms)微孔吸附微孔吸附l与吸附质分子大小相当得微孔与吸附质分子大小相当得微孔,其周壁得吸引其周壁得吸引力使吸附剂分子填充微孔而产生吸附作用。力使吸附剂分子填充微孔而产生吸附作用。l对于给定得吸附剂与吸附质对于给定得吸附剂与吸附质,吸附平衡与温度吸附平衡与温度无关无关,可用吸附势表示
10、可用吸附势表示:3、常用吸附剂得类型与性能常用吸附剂得类型与性能l极性吸附剂极性吸附剂(亲水性亲水性):硅胶、多孔活性铝、沸石硅胶、多孔活性铝、沸石等铝硅酸盐等铝硅酸盐l非极性吸附剂非极性吸附剂(憎水性憎水性):活性碳活性碳l硅胶、活性氧化铝及沸石得性能比较硅胶、活性氧化铝及沸石得性能比较 4、吸附传质机理与数学模型吸附传质机理与数学模型l传质速度就是决定吸附性能得重要因素之一传质速度就是决定吸附性能得重要因素之一;l传质速度由以下机理决定传质速度由以下机理决定:l在吸附剂颗粒外流体边界层内得对流传质在吸附剂颗粒外流体边界层内得对流传质;l在吸附剂颗粒内部被吸附物质得分子扩散在吸附剂颗粒内部被
11、吸附物质得分子扩散;l在吸附点进行得吸附反应。在吸附点进行得吸附反应。l吸附时吸附时,气体先通过气膜到达颗粒表面气体先通过气膜到达颗粒表面,然后才向颗然后才向颗粒内扩散粒内扩散,脱附时则逆向进行。脱附时则逆向进行。l计算公式与浓度方程计算公式与浓度方程5、空气静态吸附除湿与动态吸附空气静态吸附除湿与动态吸附除湿除湿干燥循环干燥循环l干燥剂干燥剂:吸附空气中水蒸气得吸附剂。吸附空气中水蒸气得吸附剂。l运行条件运行条件:干燥剂表面得蒸汽压与环境空气得干燥剂表面得蒸汽压与环境空气得蒸汽压差造成干燥剂吸湿与放湿。蒸汽压差造成干燥剂吸湿与放湿。l吸湿量对干燥剂蒸汽压有影响吸湿量对干燥剂蒸汽压有影响:吸湿
12、量增加吸湿量增加,表表面蒸汽压随之增大。面蒸汽压随之增大。l再生过程再生过程:干燥剂表面蒸汽压超过周围空气得干燥剂表面蒸汽压超过周围空气得蒸汽压时蒸汽压时,干燥剂脱湿。干燥剂脱湿。干燥过程干燥过程:吸湿过程、再生过程与冷却过程吸湿过程、再生过程与冷却过程静态吸附除湿静态吸附除湿l定义定义:指吸附剂与密闭空间内得静止空气接触指吸附剂与密闭空间内得静止空气接触时时,吸附空气中得水蒸气得方法。吸附空气中得水蒸气得方法。l设计得任务设计得任务:选择合适得吸附剂以使密闭空间选择合适得吸附剂以使密闭空间内得水份量达到要求得水份量。内得水份量达到要求得水份量。动态吸附除湿动态吸附除湿l定义定义:让湿空气流经
13、吸附剂得除湿方法让湿空气流经吸附剂得除湿方法。l优点优点:吸附剂量较少吸附剂量较少,设备占地面积也小设备占地面积也小,花费花费较少得运转费就能进行大空气流量得除湿。较少得运转费就能进行大空气流量得除湿。l一个完整得干燥循环由吸附过程、脱附过程或一个完整得干燥循环由吸附过程、脱附过程或称再生过程以及冷却过程构成称再生过程以及冷却过程构成。l再生方式再生方式:加热再生方式加热再生方式、减压再生方式、减压再生方式、使、使用清洗气体得再生方式用清洗气体得再生方式、置换脱附再生方式、置换脱附再生方式。除湿得方式除湿得方式l冷却除湿就是在除湿得同时通过冷却水或空气冷却除湿就是在除湿得同时通过冷却水或空气将
14、吸附热带走将吸附热带走,保持近似等温除湿保持近似等温除湿;l绝热除湿则近似等焓过程绝热除湿则近似等焓过程,即被除湿得处理气即被除湿得处理气流含湿量降低得同时流含湿量降低得同时,温度会升高温度会升高,气流得焓值气流得焓值基本不变。基本不变。l改善吸湿式空气处理方式得关键就是变等焓过改善吸湿式空气处理方式得关键就是变等焓过程为等温过程程为等温过程,吸收或补充空气与吸湿介质间吸收或补充空气与吸湿介质间传质产生得相变潜热传质产生得相变潜热,从而减少这一过程得不从而减少这一过程得不可逆损失。可逆损失。(好)(不好)选择吸附剂得标准选择吸附剂得标准l要求空气压力损失小要求空气压力损失小,具有适当得强度不致
15、粉具有适当得强度不致粉末化、具有足够大得吸附容量末化、具有足够大得吸附容量;l吸附剂粒水分得移动速度快吸附剂粒水分得移动速度快,以便能尽快地达以便能尽快地达到平衡状态到平衡状态。l设计时预先要增加一些考虑劣化量得吸附剂填设计时预先要增加一些考虑劣化量得吸附剂填充量。充量。6、吸附除湿设备吸附除湿设备转轮除湿机转轮除湿机abcde=1分类分类:氯化锂转轮、硅胶转氯化锂转轮、硅胶转轮、分子筛转轮轮、分子筛转轮abcdefabcde7、吸附除湿型空调系统简介吸附除湿型空调系统简介1:蒸发冷凝器;2:热交换器;3:加热器;4除湿器 abcdefghi除湿型新风空调系统工作原理与温湿图除湿型新风空调系统
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