低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度H_(OG)、出塔气体浓度y_(2)、出塔液体浓度x_(1)将会有( )变化。A. H_(OG) uparrow, y_(2) uparrow, x_(1) uparrowB. H_(OG) uparrow, y_(2) uparrow, x_(1) downarrowC. H_(OG) uparrow, y_(2) downarrow, x_(1) downarrowD. H_(OG) downarrow, y_(2) uparrow, x_(1) downarrow
A. $H_{OG} \uparrow, y_{2} \uparrow, x_{1} \uparrow$
B. $H_{OG} \uparrow, y_{2} \uparrow, x_{1} \downarrow$
C. $H_{OG} \uparrow, y_{2} \downarrow, x_{1} \downarrow$
D. $H_{OG} \downarrow, y_{2} \uparrow, x_{1} \downarrow$
题目解答
答案
解析
本题考查低浓度难溶气体吸收过程中,入塔气量增加对气相总传质单元高度$H_{OG}$、出塔气体浓度$y_{2}$、出塔液体浓度$x_{1}$的影响,解题思路是分别分析入塔气量增加对这三个参数的影响。
1. 分析入塔气量增加对气相总传质单元高度$H_{OG}$的影响
气相总传质单元高度$H_{OG}$的计算公式为:
$H_{OG}=\frac{G}{K_{y}a\Omega}$
其中,$G$为气相摩尔流率,$K_{y}a$为气相总体积传质系数,$\Omega$为塔的横截面积。
当其他操作条件不变,入塔气量增加时,气相摩尔流率$G$增大。而在低浓度难溶气体吸收中,气相总体积传质系数$K_{y}a$主要取决于气膜扩散,入塔气量增加对其影响较小,可近似认为$K_{y}a$不变,塔的横截面积$\Omega$也不变。
根据上述公式,$G$增大,$K_{y}a$和$\Omega$不变,所以$H_{OG}$增大,即$H_{OG} \uparrow$。
2. 分析入塔气量增加对出塔气体浓度$y_{2}$的影响
根据物料衡算方程:
$G(y_1 - y_2)=L(x_1 - x_2)$
其中,$y_1$为入塔气体浓度,$y_2$为出塔气体浓度,$x_1$为出塔液体浓度,$x_2$为入塔液体浓度,$G$为气相摩尔流率,$L$为液相摩尔流率。
当其他操作条件不变,入塔气量增加,即$G$增大,而$L$、$y_1$、$x_2$不变。
由物料衡算方程可得:
$y_2=y_1-\frac{L}{G}(x_1 - x_2)$
因为$G$增大,$\frac{L}{G}$减小,在吸收过程中,吸收剂对溶质的吸收量有限,出塔液体浓度$x_1$不会无限增大,所以$\frac{L}{G}(x_1 - x_2)$减小,那么$y_2$增大,即$y_2 \uparrow$。
3. 分析入塔气量增加对出塔液体浓度$x_{1}$的影响
由于入塔气量增加,气液接触时间相对缩短,吸收过程不完全,吸收剂吸收的溶质减少,所以出塔液体浓度$x_1$增大,即$x_1 \uparrow$。