题目
在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。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汽。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
根据亨利定律，膜吸收系数kG可以通过气相总吸收系数KG和溶解度系数H计算得到。公式为：
\[ k_G = \frac{K_G}{H} \]
步骤 2：计算膜吸收系数kx和ky
膜吸收系数kx和ky可以通过液相组分x和气相分压y计算得到。公式为：
\[ k_x = k_L \cdot x \]
\[ k_y = k_G \cdot y \]
步骤 3：计算总吸收系数KL、KX及KY
总吸收系数KL、KX及KY可以通过膜吸收系数kL、kx和ky计算得到。公式为：
\[ K_L = \frac{1}{\frac{1}{k_L} + \frac{1}{k_x}} \]
\[ K_X = \frac{1}{\frac{1}{k_x} + \frac{1}{k_y}} \]
\[ K_Y = \frac{1}{\frac{1}{k_y} + \frac{1}{k_G}} \]
步骤 4：计算吸收速率
吸收速率可以通过总吸收系数KX和气液相浓度差计算得到。公式为：
\[ W = K_X \cdot (y - y_e) \]
其中，\( y_e \)是平衡分压，可以通过溶解度系数H和液相组分x计算得到。
根据亨利定律，膜吸收系数kG可以通过气相总吸收系数KG和溶解度系数H计算得到。公式为：
\[ k_G = \frac{K_G}{H} \]
步骤 2：计算膜吸收系数kx和ky
膜吸收系数kx和ky可以通过液相组分x和气相分压y计算得到。公式为：
\[ k_x = k_L \cdot x \]
\[ k_y = k_G \cdot y \]
步骤 3：计算总吸收系数KL、KX及KY
总吸收系数KL、KX及KY可以通过膜吸收系数kL、kx和ky计算得到。公式为：
\[ K_L = \frac{1}{\frac{1}{k_L} + \frac{1}{k_x}} \]
\[ K_X = \frac{1}{\frac{1}{k_x} + \frac{1}{k_y}} \]
\[ K_Y = \frac{1}{\frac{1}{k_y} + \frac{1}{k_G}} \]
步骤 4：计算吸收速率
吸收速率可以通过总吸收系数KX和气液相浓度差计算得到。公式为：
\[ W = K_X \cdot (y - y_e) \]
其中，\( y_e \)是平衡分压，可以通过溶解度系数H和液相组分x计算得到。