题目
在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸气。操作压力为105.0 kPa,操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中的溶解度系数为2.126kmol/(m3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5 kPa,液相组成为2.85 kmol/m3,液膜吸收系数kL=2.12×10-5 m/s,气相总吸收系数KG=1.206×10-5 kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处(1)膜吸收系数kG、kx及ky;(2)总吸收系数KL、KX及KY;(3)吸收速率。
在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸气。操作压力为105.0 kPa,操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中的溶解度系数为2.126
kmol/(m3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5 kPa,液相组成为2.85 kmol/m3,液膜吸收系数kL=2.12×10-5 m/s,气相总吸收系数KG=1.206×10-5 kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处(1)膜吸收系数kG、kx及ky;(2)总吸收系数KL、KX及KY;(3)吸收速率。
题目解答
答案
解:(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度,25 ℃时水的密度为
kg/m3
溶液的总浓度为
kmol/m3
(2)由
m/s
因溶质组成很低,故有
(3)吸收速率为
解析
步骤 1：计算膜吸收系数kG、kx及ky
根据亨利定律，气相分压与液相浓度成正比，即y = Hx，其中H为亨利系数。在本题中，亨利系数H = 2.126 kmol/(m3·kPa)。膜吸收系数kG、kx及ky分别表示气相、液相和总相的吸收系数，它们与总吸收系数KG、KL及KY的关系为：
kG = KG / H
kx = KL / H
ky = KY / H
步骤 2：计算总吸收系数KL、KX及KY
总吸收系数KL、KX及KY分别表示气相、液相和总相的吸收系数，它们与膜吸收系数kG、kx及ky的关系为：
KL = kL / H
KX = kx / H
KY = ky / H
步骤 3：计算吸收速率
吸收速率Vx表示单位时间内通过单位面积的吸收量，它与气相分压、液相浓度和总吸收系数的关系为：
Vx = KY * (y - y*)
其中，y为气相分压，y*为液相浓度对应的气相分压，即y* = Hx。
根据亨利定律，气相分压与液相浓度成正比，即y = Hx，其中H为亨利系数。在本题中，亨利系数H = 2.126 kmol/(m3·kPa)。膜吸收系数kG、kx及ky分别表示气相、液相和总相的吸收系数，它们与总吸收系数KG、KL及KY的关系为：
kG = KG / H
kx = KL / H
ky = KY / H
步骤 2：计算总吸收系数KL、KX及KY
总吸收系数KL、KX及KY分别表示气相、液相和总相的吸收系数，它们与膜吸收系数kG、kx及ky的关系为：
KL = kL / H
KX = kx / H
KY = ky / H
步骤 3：计算吸收速率
吸收速率Vx表示单位时间内通过单位面积的吸收量，它与气相分压、液相浓度和总吸收系数的关系为：
Vx = KY * (y - y*)
其中，y为气相分压，y*为液相浓度对应的气相分压，即y* = Hx。