题目
含氨极少的空气于101.33kPa，20℃被水吸收。已知气膜传质系数kG=3.15×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液膜传质系数kL=1.81×10-4kmol/(m2·s·kPa．)，溶解度系数H=1.5kmol/(m3·kPa)。气液平衡关系服从亨利定律。求：气相总传质系数KG、KY液相总传质系数KL、KX。
含氨极少的空气于101.33kPa，20℃被水吸收。已知气膜传质系数kG=3.15×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液膜传质系数kL=1.81×10-4kmol/(m2·s·kPa．)，溶解度系数H=1.5kmol/(m3·kPa)。气液平衡关系服从亨利定律。求：气相总传质系数KG、KY液相总传质系数KL、KX。
题目解答
答案
因为物系的气液平衡关系服从亨利定律，故可由传质总阻力与双膜传质阻力的关系求KG
KG=3.089×10-6[kmol/(m2·s·kPa)]
由计算结果可见：
KG≈kG
此物系中氨极易溶于水，溶解度甚大，属“气膜控制”系统，吸收总阻力几乎全部集中于气膜，所以吸收总系数与气膜吸收分系数极为接近。
依题意此系统为低浓度气体的吸收，KY可按下式来计算。
KY=pKG=101.33×3.089×10-6=3.13×10-4[kmol/(m·s)]
同样由传质总阻力与双膜传质阻力的关系求KL
KL=2.08×10-6(m/s)
同理，对于低浓度气体的吸收，可用下式求KX
KX=KLc
由于溶液浓度极稀，c可按纯溶剂一水来计算。
KX=KLc=2.08×10-6×55.6=1.16×10-4[kmol/(m2·s)]
解析
步骤 1：计算气相总传质系数KG
根据题意，气液平衡关系服从亨利定律，因此可以使用传质总阻力与双膜传质阻力的关系来求解气相总传质系数KG。公式为：
$$\frac{1}{K_G} = \frac{1}{k_G} + \frac{1}{Hk_L}$$
其中，kG为气膜传质系数，kL为液膜传质系数，H为溶解度系数。
步骤 2：计算液相总传质系数KL
根据题意，可以使用传质总阻力与双膜传质阻力的关系来求解液相总传质系数KL。公式为：
$$\frac{1}{K_L} = \frac{1}{k_L} + \frac{1}{Hk_G}$$
步骤 3：计算气相总传质系数KY
根据题意，可以使用气相总传质系数KG和压力p来求解气相总传质系数KY。公式为：
$$K_Y = pK_G$$
步骤 4：计算液相总传质系数KX
根据题意，可以使用液相总传质系数KL和溶液浓度c来求解液相总传质系数KX。公式为：
$$K_X = K_Lc$$
根据题意，气液平衡关系服从亨利定律，因此可以使用传质总阻力与双膜传质阻力的关系来求解气相总传质系数KG。公式为：
$$\frac{1}{K_G} = \frac{1}{k_G} + \frac{1}{Hk_L}$$
其中，kG为气膜传质系数，kL为液膜传质系数，H为溶解度系数。
步骤 2：计算液相总传质系数KL
根据题意，可以使用传质总阻力与双膜传质阻力的关系来求解液相总传质系数KL。公式为：
$$\frac{1}{K_L} = \frac{1}{k_L} + \frac{1}{Hk_G}$$
步骤 3：计算气相总传质系数KY
根据题意，可以使用气相总传质系数KG和压力p来求解气相总传质系数KY。公式为：
$$K_Y = pK_G$$
步骤 4：计算液相总传质系数KX
根据题意，可以使用液相总传质系数KL和溶液浓度c来求解液相总传质系数KX。公式为：
$$K_X = K_Lc$$