题目
在总压 =500kN/(m)^2 温度 =(27)^circ C 下使含CO2-|||-3.0%(体积分率)的气体与含 (O)_(2)370g/(m)^3 的水相接触,试判断-|||-是发生吸收还是解吸?并计算以CO2的分压差表示的总传质推-|||-动力。-|||-已知:在操作条件下,亨利系数 =1.73times (10)^5k(N)^2, 水溶-|||-液的密度可取 /(m)^3, CO2的相对分子质量为44。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算水溶液中CO2的摩尔浓度
根据题目给出的CO2在水中的浓度为370g/m³，以及CO2的相对分子质量为44，可以计算出CO2的摩尔浓度。
\[ c_A = \frac{370g/m^3}{44g/mol} = 8.409 \times 10^{-3} kmol/m^3 \]
步骤 2：计算水溶液中CO2的摩尔分数
水溶液的密度为1000kg/m³，水的摩尔质量为18g/mol，可以计算出水的摩尔浓度。
\[ C = \frac{1000kg/m^3}{18g/mol} = 55.56 kmol/m^3 \]
水溶液中CO2的摩尔分数为：
\[ x_A = \frac{c_A}{C} = \frac{8.409 \times 10^{-3} kmol/m^3}{55.56 kmol/m^3} = 1.514 \times 10^{-4} \]
步骤 3：计算与溶液相平衡的气相分压
根据亨利定律，可以计算出与溶液相平衡的气相分压。
\[ P_{A}^{x} = E \times x_A = 1.73 \times 10^5 kPa \times 1.514 \times 10^{-4} = 26.19 kPa \]
步骤 4：判断是发生吸收还是解吸
气相主体中CO2的分压为：
\[ P_A = P \times 3.0\% = 500 kPa \times 3.0\% = 15 kPa \]
由于 $P_{A}^{x} > P_A$，所以将发生解吸现象。
步骤 5：计算以CO2的分压差表示的总传质推动力
\[ \Delta P = P_{A}^{x} - P_A = 26.19 kPa - 15 kPa = 11.19 kPa \]
根据题目给出的CO2在水中的浓度为370g/m³，以及CO2的相对分子质量为44，可以计算出CO2的摩尔浓度。
\[ c_A = \frac{370g/m^3}{44g/mol} = 8.409 \times 10^{-3} kmol/m^3 \]
步骤 2：计算水溶液中CO2的摩尔分数
水溶液的密度为1000kg/m³，水的摩尔质量为18g/mol，可以计算出水的摩尔浓度。
\[ C = \frac{1000kg/m^3}{18g/mol} = 55.56 kmol/m^3 \]
水溶液中CO2的摩尔分数为：
\[ x_A = \frac{c_A}{C} = \frac{8.409 \times 10^{-3} kmol/m^3}{55.56 kmol/m^3} = 1.514 \times 10^{-4} \]
步骤 3：计算与溶液相平衡的气相分压
根据亨利定律，可以计算出与溶液相平衡的气相分压。
\[ P_{A}^{x} = E \times x_A = 1.73 \times 10^5 kPa \times 1.514 \times 10^{-4} = 26.19 kPa \]
步骤 4：判断是发生吸收还是解吸
气相主体中CO2的分压为：
\[ P_A = P \times 3.0\% = 500 kPa \times 3.0\% = 15 kPa \]
由于 $P_{A}^{x} > P_A$，所以将发生解吸现象。
步骤 5：计算以CO2的分压差表示的总传质推动力
\[ \Delta P = P_{A}^{x} - P_A = 26.19 kPa - 15 kPa = 11.19 kPa \]