题目
3. 在总压为110.5 kPa的条件下,采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上,氨的气、液相组成分别为、。气膜吸收系数kG=5.2×10-6 kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数kL=1.55×10-4 m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,溶解度系数H=0.725 kmol/(m3·kPa)。(1)试计算以、表示的总推动力和相应的总吸收系数; (2)试分析该过程的控制因素。
3. 在总压为110.5 kPa的条件下,采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上,氨的气、液相组成分别为、。气膜吸收系数kG=5.2×10-6 kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数kL=1.55×10-4 m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,溶解度系数H=0.725 kmol/(m3·kPa)。
(1)试计算以、表示的总推动力和相应的总吸收系数;
(2)试分析该过程的控制因素。
题目解答
答案
解:(1) 以气相分压差表示的总推动力为
kPa
其对应的总吸收系数为
kmol/(m2·s·kPa)
以液相组成差表示的总推动力为
其对应的总吸收系数为
(2)吸收过程的控制因素
气膜阻力占总阻力的百分数为
气膜阻力占总阻力的绝大部分,故该吸收过程为气膜控制。
解析
步骤 1：计算以气相分压差表示的总推动力
根据亨利定律，气相分压差表示的总推动力为：
$\Delta P = P - P^* = P_1 y - \frac{c}{H}$
其中，$P$为总压，$P^*$为平衡分压，$y$为气相组成，$c$为液相组成，$H$为溶解度系数。
步骤 2：计算以气相分压差表示的总吸收系数
总吸收系数为：
$K_G = \frac{1}{\frac{1}{k_G} + \frac{H}{k_L}}$
其中，$k_G$为气膜吸收系数，$k_L$为液膜吸收系数。
步骤 3：计算以液相组成差表示的总推动力
以液相组成差表示的总推动力为：
$\Delta c = c^* - c$
其中，$c^*$为平衡组成，$c$为液相组成。
步骤 4：计算以液相组成差表示的总吸收系数
总吸收系数为：
$K_L = \frac{1}{\frac{1}{k_L} + \frac{1}{H k_G}}$
步骤 5：分析吸收过程的控制因素
气膜阻力占总阻力的百分数为：
$\frac{1/k_G}{1/k_G + H/k_L} \times 100\%$
根据亨利定律，气相分压差表示的总推动力为：
$\Delta P = P - P^* = P_1 y - \frac{c}{H}$
其中，$P$为总压，$P^*$为平衡分压，$y$为气相组成，$c$为液相组成，$H$为溶解度系数。
步骤 2：计算以气相分压差表示的总吸收系数
总吸收系数为：
$K_G = \frac{1}{\frac{1}{k_G} + \frac{H}{k_L}}$
其中，$k_G$为气膜吸收系数，$k_L$为液膜吸收系数。
步骤 3：计算以液相组成差表示的总推动力
以液相组成差表示的总推动力为：
$\Delta c = c^* - c$
其中，$c^*$为平衡组成，$c$为液相组成。
步骤 4：计算以液相组成差表示的总吸收系数
总吸收系数为：
$K_L = \frac{1}{\frac{1}{k_L} + \frac{1}{H k_G}}$
步骤 5：分析吸收过程的控制因素
气膜阻力占总阻力的百分数为：
$\frac{1/k_G}{1/k_G + H/k_L} \times 100\%$