在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃、压强101.3kPa。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07kPa，液相中甲醇浓度为2mol/m 3 。甲醇在水中的溶解度系数H=1.955kmol/（m 3 •kPa）。液膜吸收分系数k L =2.08×10 5 m/s，气膜吸收分系数k G =1.55×10 -5 kmol/（m 2 •s•kPa）。试计算该截面上的吸收速率。

考查要点：本题主要考查吸收速率的计算，涉及双膜理论中气膜和液膜传质阻力的分析，以及总传质系数的确定。

解题核心思路：

1. 确定平衡分压：利用溶解度系数$H$和液相浓度计算液相平衡分压$p_A^*$。
2. 判断传质阻力控制步骤：比较气膜吸收分系数$k_G$与液膜吸收分系数$k_L \cdot H$的大小，确定总传质系数$K$的表达式。
3. 计算吸收速率：根据总传质系数和浓度差计算吸收速率$N_A$。

破题关键点：

• 单位统一：注意液相浓度需转换为与$H$单位匹配的$kmol/m^3$。
• 阻力分析：通过比较$k_G$和$k_L \cdot H$，判断气膜是否为传质阻力的控制步骤。

1. 计算液相平衡分压$p_A^*$

根据溶解度系数定义：
$H = \frac{y_A}{p_A^*} \implies p_A^* = \frac{y_A}{H}$
其中，液相浓度$y_A = 2 \, \text{mol/m}^3 = 0.002 \, \text{kmol/m}^3$，代入得：
$p_A^* = \frac{0.002}{1.955} \approx 0.001023 \, \text{kPa}$

2. 判断传质阻力控制步骤

计算液膜修正后的传质系数：
$k_L \cdot H = 2.08 \times 10^5 \, \text{m/s} \times 1.955 \, \text{kmol/(m}^3 \cdot \text{kPa)} = 4.0664 \times 10^5 \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s} \cdot \text{kPa)}$
比较$k_G = 1.55 \times 10^{-5} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s} \cdot \text{kPa})$与$k_L \cdot H$，显然$k_G \ll k_L \cdot H$，说明气膜阻力为主导，总传质系数为：
$K = k_G$

3. 计算吸收速率$N_A$

吸收速率公式为：
$N_A = K \cdot (p_A - p_A^*)$
代入$p_A = 5.07 \, \text{kPa}$，$p_A^* = 0.001023 \, \text{kPa}$，得：
$N_A = 1.55 \times 10^{-5} \times (5.07 - 0.001023) \approx 7.86 \times 10^{-5} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s})$