题目
在设计某降膜吸收器时,规定塔底气相中含溶质y=0.05,液相中含溶质的浓度x=0.01(均为摩尔分数)。两相的传质分系数分别为k_(x)=8times10^-4kmol/(m^2cdot s),k_(y)=5times10^-4kmol/(m^2cdot s)。操作压强为101.3kPa时相平衡关系为y=2x。试求:(1) 该处的传质速率N_(A)[kmol/(m^2cdot s)];(2) 如果总压改为162kPa,塔径及气、液两相的摩尔流率均不变,不计压强变化对流体黏度的影响,此时的传质速率有何变化?讨论总压对k_(y)、K_(y)及(y-y_(c))的影响。
在设计某降膜吸收器时,规定塔底气相中含溶质$y=0.05$,液相中含溶质的浓度$x=0.01$(均为摩尔分数)。两相的传质分系数分别为$k_{x}=8\times10^{-4}kmol/(m^{2}\cdot s)$,$k_{y}=5\times10^{-4}kmol/(m^{2}\cdot s)$。操作压强为$101.3kPa$时相平衡关系为$y=2x$。试求:(1) 该处的传质速率$N_{A}[kmol/(m^{2}\cdot s)]$;(2) 如果总压改为$162kPa$,塔径及气、液两相的摩尔流率均不变,不计压强变化对流体黏度的影响,此时的传质速率有何变化?讨论总压对$k_{y}$、$K_{y}$及$(y-y_{c})$的影响。
题目解答
答案
1. 根据 $ y = 2x $,$ y_e = 0.02 $,$ K_y = \frac{1}{4500} = 2.222 \times 10^{-4} $。
传质速率:
\[
N_A = K_y (y - y_e) = 2.222 \times 10^{-4} \times 0.03 = 6.67 \times 10^{-6} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s)}
\]
2. 总压增至 $ 162 \, \text{kPa} $ 时,$ m' = 1.24 $,$ K_y' = \frac{1}{3550} \approx 2.817 \times 10^{-4} $,$ y_e' = 0.0124 $。
\[
N_A' = K_y' (y - y_e') = 2.817 \times 10^{-4} \times 0.0376 \approx 1.05 \times 10^{-5} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s)}
\]
3. 总压增加使 $ K_y $ 增大,$ (y - y_e) $ 增大,$ k_y $ 不变。
答案:
(1) $ N_A = 6.67 \times 10^{-6} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s)} $。
(2) $ N_A = 1.05 \times 10^{-5} \, \text{kmol/(m}^2 \cdot \text{s)} $。
总压增加使 $ K_y $ 增大,$ (y - y_e) $ 增大,$ k_y $ 不变。