题目
已知某低浓度气体溶质被吸收时,平衡关系服从亨利定律,气膜吸收系数kg=2.74×10-7kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数k1=6.94×10-5m/s,溶解度系数H=1.5kmol/(m3·kPa)。试求气相吸收总系数Kg,并分析该吸收过程的控制因素。
已知某低浓度气体溶质被吸收时,平衡关系服从亨利定律,气膜吸收系数kg=2.74×10-7kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数k1=6.94×10-5m/s,溶解度系数H=1.5kmol/(m3·kPa)。试求气相吸收总系数Kg,并分析该吸收过程的控制因素。
题目解答
答案
解析
步骤 1:计算气相吸收总系数Kg
根据亨利定律,气相吸收总系数Kg可以通过以下公式计算:
\[ \frac{1}{K_{g}} = \frac{1}{k_{g}} + \frac{1}{k_{l} \cdot H} \]
其中,kg为气膜吸收系数,kl为液膜吸收系数,H为溶解度系数。
步骤 2:代入已知数值
将已知数值代入上述公式中:
\[ \frac{1}{K_{g}} = \frac{1}{2.74 \times 10^{-7}} + \frac{1}{6.94 \times 10^{-5} \times 1.5} \]
\[ \frac{1}{K_{g}} = 3.65 \times 10^{6} + 9.6 \times 10^{3} \]
\[ \frac{1}{K_{g}} = 3.65 \times 10^{6} \]
\[ K_{g} = 2.74 \times 10^{-7} \text{ kmol/(m}^{2} \cdot \text{s} \cdot \text{kPa)} \]
步骤 3:分析吸收过程的控制因素
气相传质阻力为:
\[ \frac{1}{k_{g}} = 3.65 \times 10^{6} \]
液相传质阻力为:
\[ \frac{1}{k_{l} \cdot H} = 9.6 \times 10^{3} \]
由于气相传质阻力远远大于液相传质阻力,因此该吸收过程的控制因素为气膜控制。
根据亨利定律,气相吸收总系数Kg可以通过以下公式计算:
\[ \frac{1}{K_{g}} = \frac{1}{k_{g}} + \frac{1}{k_{l} \cdot H} \]
其中,kg为气膜吸收系数,kl为液膜吸收系数,H为溶解度系数。
步骤 2:代入已知数值
将已知数值代入上述公式中:
\[ \frac{1}{K_{g}} = \frac{1}{2.74 \times 10^{-7}} + \frac{1}{6.94 \times 10^{-5} \times 1.5} \]
\[ \frac{1}{K_{g}} = 3.65 \times 10^{6} + 9.6 \times 10^{3} \]
\[ \frac{1}{K_{g}} = 3.65 \times 10^{6} \]
\[ K_{g} = 2.74 \times 10^{-7} \text{ kmol/(m}^{2} \cdot \text{s} \cdot \text{kPa)} \]
步骤 3:分析吸收过程的控制因素
气相传质阻力为:
\[ \frac{1}{k_{g}} = 3.65 \times 10^{6} \]
液相传质阻力为:
\[ \frac{1}{k_{l} \cdot H} = 9.6 \times 10^{3} \]
由于气相传质阻力远远大于液相传质阻力,因此该吸收过程的控制因素为气膜控制。