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化工
题目

在1atm、20℃下,某低浓度气体被清水吸收,气相传质分系数kG=0.1kmol/(m2·h·atm),气相传质分系数kL=0.25m/h,体系的溶解度系数1/H=150kmol/(m3·atm),则该过程为________膜阻力控制。气相总传质系数Ky=________kmol/(m2·h·Δy),液相总传质系数Kx=________kmol/(m2·h·Δx)。

在1atm、20℃下,某低浓度气体被清水吸收,气相传质分系数kG=0.1kmol/(m2·h·atm),气相传质分系数kL=0.25m/h,体系的溶解度系数1/H=150kmol/(m3·atm),则该过程为________膜阻力控制。气相总传质系数Ky=________kmol/(m2·h·Δy),液相总传质系数Kx=________kmol/(m2·h·Δx)。

题目解答

答案

气 0.1 0.037

解析

本题考查吸收过程中的传质阻力判断以及气、液相传质系数的计算。解题思路如下:

  1. 判断传质过程的控制膜:通过比较气膜阻力和液膜阻力的大小来判断传质过程是气膜控制还是液膜控制。气膜阻力为$\frac{1}{k_G}$,液膜阻力为$\frac{1}{Hk_L}$,比较两者大小即可。
  2. 计算气相总传质系数$K_y$:根据气相传质分系数$k_G$和溶解度系数$H$,利用公式$K_y = \frac{k_G}{p}$($p$为总压)进行计算。
  3. 计算液相总传质系数$K_x$:根据气相传质分系数$k_G$、溶解度系数$H$和液相传质分系数$k_L$,利用公式$K_x = \frac{k_G}{H}$进行计算。

具体计算过程

  1. 判断传质过程的控制膜
    • 气膜阻力$R_G=\frac{1}{k_G}$,已知$k_G = 0.1\mathrm{kmol}/(\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{h}\cdot\mathrm{atm})$,则$R_G=\frac{1}{0.1}=10\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{h}\cdot\mathrm{atm}/\mathrm{kmol}$。
    • 液膜阻力$R_L=\frac{1}{Hk_L}$,已知$\frac{1}{H}=150\mathrm{kmol}/(\mathrm{m^3}\cdot\mathrm{atm})$,$k_L = 0.25\mathrm{m/h}$,则$R_L=\frac{1}{150\times0.25}=\frac{1}{37.5}\approx0.027\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{h}\cdot\mathrm{atm}/\mathrm{kmol}$。
    • 因为$R_G\gg R_L$,所以该过程为气膜阻力控制。
  2. 计算气相总传质系数$K_y$
    已知$k_G = 0.1\mathrm{kmol}/(\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{h}\cdot\mathrm{atm})$,总压$p = 1\mathrm{atm}$,根据$K_y = \frac{k_G}{p}$,可得$K_y=\frac{0.1}{1}=0.1\mathrm{kmol}/(\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{h}\cdot\Delta y)$。
  3. 计算液相总传质系数$K_x$
    已知$k_G = 0.1\mathrm{kmol}/(\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{h}\cdot\mathrm{atm})$,$\frac{1}{H}=150\mathrm{kmol}/(\mathrm{m^3}\cdot\mathrm{atm})$,根据$K_x = \frac{k_G}{H}$,可得$K_x=\frac{0.1}{150}\approx0.037\mathrm{kmol}/(\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{h}\cdot\Delta x)$。

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