题目
在填料塔中用清水吸收混于空气中的低浓度甲醇蒸气,操作温度 27^circmathrm(C),压力 101.3mathrm(kPa)。甲醇在气液两相中的浓度都很低,平衡关系服从亨利定律,亨利系数 E = 28.4mathrm(kPa)。若气相传质系数 k_(mathrm{C)} = 1.55 times 10^-5mathrm(kmol)/(mathrm(m)^2 cdot mathrm(s) cdot mathrm(kPa)),液相传质系数 k_(mathrm{L)} = 2.08 times 10^-5mathrm(m)/mathrm(s),试求:(1) 气相总传质系数 K_(mathrm{C)},并算出气相阻力在总阻力中所占的百分数;(2) k_(x)、k_(y) 及 K_(x)、K_(y)。
在填料塔中用清水吸收混于空气中的低浓度甲醇蒸气,操作温度 $27^{\circ}\mathrm{C}$,压力 $101.3\mathrm{kPa}$。甲醇在气液两相中的浓度都很低,平衡关系服从亨利定律,亨利系数 $E = 28.4\mathrm{kPa}$。若气相传质系数 $k_{\mathrm{C}} = 1.55 \times 10^{-5}\mathrm{kmol}/(\mathrm{m}^{2} \cdot \mathrm{s} \cdot \mathrm{kPa})$,液相传质系数 $k_{\mathrm{L}} = 2.08 \times 10^{-5}\mathrm{m}/\mathrm{s}$,试求: (1) 气相总传质系数 $K_{\mathrm{C}}$,并算出气相阻力在总阻力中所占的百分数; (2) $k_{x}$、$k_{y}$ 及 $K_{x}$、$K_{y}$。
题目解答
答案
1. 根据 $ \frac{1}{K_G} = \frac{1}{k_G} + \frac{m}{k_L} $,得:
\[
K_G = \frac{1}{77992.57} \approx 1.283 \times 10^{-5} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s} \cdot \text{kPa})
\]
气相阻力占比为:
\[
\frac{64516.13}{77992.57} \times 100\% \approx 82.8\%
\]
2. 各传质系数计算如下:
\[
k_y = k_G P = 1.55 \times 10^{-5} \times 101.3 \approx 1.57 \times 10^{-3} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s})
\]
\[
k_x = k_L c = 2.08 \times 10^{-5} \times 55555.56 \approx 1.156 \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s})
\]
\[
\frac{1}{K_y} = \frac{1}{k_y} + \frac{m}{k_x} = 636.94 + 0.2425 \approx 637.18
\]
\[
K_y \approx 1.57 \times 10^{-3} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s})
\]
\[
K_x = \frac{K_y}{m} = \frac{1.57 \times 10^{-3}}{0.2803} \approx 5.60 \times 10^{-3} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s})
\]
最终结果:
1. $ K_G \approx 1.283 \times 10^{-5} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s} \cdot \text{kPa}) $,气相阻力占82.8%。
2. $ k_x \approx 1.156 \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s}) $,$ k_y \approx 1.57 \times 10^{-3} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s}) $,$ K_x \approx 5.60 \times 10^{-3} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s}) $,$ K_y \approx 1.57 \times 10^{-3} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s}) $。