题目
含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作,若其他操作条件不变,而入口气体量增加,则对于气膜控制系统,溶质回收率将( )A. 增加B. 减少C. 不变D. 不确定
含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作,若其他操作条件不变,而入口气体量增加,则对于气膜控制系统,溶质回收率将( )
A. 增加
B. 减少
C. 不变
D. 不确定
题目解答
答案
B. 减少
解析
考查要点:本题主要考查吸收操作中气膜控制系统的溶质回收率随入口气体量变化的规律,需结合传质过程的基本理论进行分析。
解题核心思路:
- 明确控制类型:题目中为气膜控制系统,说明传质阻力主要来自气膜,即气相中的溶质扩散到液相是吸收的限制步骤。
- 分析入口气体量变化的影响:入口气体量增加会导致气相流速增大,进而影响气相传质系数和传质单元数。
- 关联回收率公式:溶质回收率与传质单元数$N_A$相关,需通过公式推导判断$N_A$的变化趋势。
破题关键点:
- 气膜控制时,气相传质系数$k_G$与气体流速的平方根成正比,但入口气体量增加会导致气相体积流量$V$增大,二者共同作用使传质单元数$N_A$减小,最终回收率下降。
气膜控制系统的传质特性
在气膜控制系统中,气相传质系数$k_G$与气体流速$v$的关系为:
$k_G = C \sqrt{v}$
其中$C$为常数。入口气体量增加时,气体流速$v$增大,$k_G$随之增大。
传质单元数$N_A$的表达式
传质单元数$N_A$的计算公式为:
$N_A = \frac{k_G a L}{V}$
其中$a$为接触面积,$L$为液相流量,$V$为气相流量。当入口气体量(即$V$)增加时,虽然$k_G$增大,但$V$的增速更快,导致$N_A$整体减小。
溶质回收率的变化
溶质回收率$\eta$的公式为:
$\eta = 1 - e^{-N_A}$
当$N_A$减小,$\eta$随之减小。因此,入口气体量增加会导致溶质回收率减少。