过程变量分离法的应用与传质单元高度及数量有关

所谓单元操作是由化工中的某一物理过程与过程设备共同构成的一个单元系统。对于同一物理过程，可在不同形式、不同结构的设备中完成。因此，由于物理过程变量和设备变量交集在一起，使得所处理的工程问题变得复杂。但是如果可以在众多变量之间将交联较弱者切开，即有可能使问题大为简化，从而易于解决，这就是变量分离方法。

1.4.1 低浓度吸收塔传质单元高度的研究

对于微分（连续）接触式吸收过程，可根据传质速率方程和物料衡算方程计算吸收塔的有效传质高度。以单位塔截面为基准：

NA＝Kya·dH（y－ye）

NA＝Gdy

其中A为塔截面积。两式联立，即得

则　H＝HOG·NOG

从传质单元高度HOG和传质单元数NOG所包含的变量可以看出，NOG由吸收工艺条件决定，HOG则主要反映设备的特性。这样，将设备变量和工艺变量分离以后，就可以对吸收过程问题分解处理。即NOG可根据工艺要求直接计算，只需对HOG进行实验测定。(https://www.xing528.com)

对于吸收设计问题，该方法还有一层更重要的工程意义，即在选择设备型式（例如何种填料）之前，可先按工艺要求计算NOG，然后由NOG的大小选择适当的填料，使设备尺寸（填料高度）适当，从而使过程设计问题大大简化。

1.4.2 板式精馏塔塔效率的实验研究

板式塔是一种级式接触传质设备，由于在塔板上的传质过程受到物性、气液两相流量、流体组成、两相流动状况、接触状况等众多因素的影响，其过程机理十分复杂。也就是说，塔板上气液两相的传质、传热速率，不仅取决于物系的性质，还与操作条件和塔板结构有关，很难用简单的方程加以表示。

工程上为了解决这一困难，引入了理论板和板效率的概念。所谓理论板是一种气、液两相皆充分混合但传质、传热过程阻力皆为零的理想化塔板。因此，不管引入理论塔板的气、液两相组成如何，温度不一，离开塔板的气、液两相在传热和传质两方面都达到平衡状态，即两相温度相同，组成互为平衡。而实际塔板与理论塔板的差异，则以板效率来表示。

理论板和板效率的引入，将复杂的精馏过程分解为两个问题，即完成一个规定的分离任务，共需要多少块理论板；为了确定实际塔板数目，需要知道塔板效率多高。

实际上，理论板和板效率的概念与传质单元数和传质单元高度的概念有异曲同工之妙，也是一种变量分离方法的具体应用。对于具体的分离任务，所需的理论板数只取决于物系的相平衡关系和两相的流量比，而与物系的基础物性和塔板结构及流动状态无关，后者众多因素的复杂影响则包含于塔板效率内。而精馏过程实验研究的重点之一正是测定塔板的效率。