12.用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A,吸收塔-|||-某截面上,气相主体中溶质A的分压为5kPa,液相中溶质-|||-A的摩尔分数为0.015。气膜传质系数 _(Y)=2.5times (10)^-5kmol-|||-(m^2·s),液膜传质系数 _(x)=3.5times (10)^-3kmol((m)^2cdot g)-|||-液平衡关系可用亨利定律表示,相平衡常数 =0.7 总压-|||-为101.325kPa0试求:(1)气相总传质系数Ky,并分析-|||-吸收过程中气膜控制还是液膜控制;(2)试求吸收塔该截面上溶质A的传质速率NA。

步骤 1：计算气相总传质系数 ${K}_{Y}$
气相总传质系数 ${K}_{Y}$ 可以通过气膜传质系数 ${K}_{Y}$ 和液膜传质系数 ${k}_{x}$ 以及相平衡常数 m 来计算。根据公式：
$$
\frac{1}{{K}_{Y}} = \frac{1}{{K}_{Y}} + \frac{m}{{k}_{x}}
$$
代入已知数值：
$$
\frac{1}{{K}_{Y}} = \frac{1}{2.5\times {10}^{-5}} + \frac{0.7}{3.5\times {10}^{-3}}
$$
计算得：
$$
\frac{1}{{K}_{Y}} = 40000 + 200 = 40200
$$
因此：
$$
{K}_{Y} = \frac{1}{40200} = 2.488\times {10}^{-5}kmol/({m}^{2}\cdot s)
$$
步骤 2：分析气膜控制还是液膜控制
气膜控制还是液膜控制可以通过比较气膜传质系数 ${K}_{Y}$ 和液膜传质系数 ${k}_{x}$ 来判断。如果 ${K}_{Y}$ 较小，则气膜控制；如果 ${k}_{x}$ 较小，则液膜控制。由于 ${K}_{Y} = 2.5\times {10}^{-5}kmol/({m}^{2}\cdot s)$ 小于 ${k}_{x} = 3.5\times {10}^{-3}kmol/({m}^{2}\cdot s)$，因此气膜控制。
步骤 3：计算溶质A的传质速率 ${N}_{A}$
溶质A的传质速率 ${N}_{A}$ 可以通过气相总传质系数 ${K}_{Y}$ 和气相主体中溶质A的分压 ${p}_{A}$ 以及液相中溶质A的摩尔分数 ${x}_{A}$ 来计算。根据公式：
$$
{N}_{A} = {K}_{Y}({p}_{A} - {p}_{A}^{*})
$$
其中 ${p}_{A}^{*}$ 是液相中溶质A的平衡分压，根据亨利定律：
$$
{p}_{A}^{*} = m{x}_{A} = 0.7 \times 0.015 = 0.0105kPa
$$
代入已知数值：
$$
{N}_{A} = 2.488\times {10}^{-5} \times (5 - 0.0105) = 1.03\times {10}^{-5}kmol/({m}^{2}\cdot s)
$$