在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数ky=2kmol/(m2·h),气相传质总系数Ky=1.5kmol/(m2·h),平衡关系y=0.5x,则该处气液界面上气相浓度yi应为__________。 A.0.02 B.0.015 C.0.01 D.0.005
在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数ky=2kmol/(m2·h),气相传质总系数Ky=1.5kmol/(m2·h),平衡关系y=0.5x,则该处气液界面上气相浓度yi应为__________。 A.0.02 B.0.015 C.0.01 D.0.005
题目解答
答案
C
解析
本题考查吸收过程中的传质基本概念及总系数的计算。核心思路是利用气相传质总系数$K_y$与分系数$k_y$的关系,结合相平衡关系求解气液界面处的气相浓度$y_i$。关键点在于正确应用总系数的定义式,并将相平衡关系代入计算。
步骤1:确定相平衡关系
题目给出平衡关系$y = 0.5x$,即液相浓度$x$对应的平衡气相浓度为$y_{\text{eq}} = 0.5x$。液相主体浓度$x = 0.01$,因此对应的平衡气相浓度为:
$y_{\text{eq}} = 0.5 \times 0.01 = 0.005$
步骤2:应用总系数定义式
总系数$K_y$的定义式为:
$K_y = k_y \cdot \frac{y - y_i}{y - y_{\text{eq}}}$
其中,$y$为气相主体浓度,$y_i$为界面处气相浓度,$y_{\text{eq}}$为液相主体浓度对应的平衡气相浓度。
将已知数据代入:
$1.5 = 2 \cdot \frac{0.025 - y_i}{0.025 - 0.005}$
步骤3:解方程求$y_i$
计算分母:
$0.025 - 0.005 = 0.020$
代入方程:
$1.5 = 2 \cdot \frac{0.025 - y_i}{0.020}$
两边同乘$0.020$:
$1.5 \times 0.020 = 2 \cdot (0.025 - y_i)$
$0.03 = 0.05 - 2y_i$
移项得:
$2y_i = 0.05 - 0.03 = 0.02$
最终解得:
$y_i = 0.01$