习题课3-气体吸收

N OG
1 1 ln 1 S S 3.94 1 S 1
H OG
新工况
h0 6 1.52m N OG 3.94
1 1 ln 1 S S 5.59 1 S 1
6 1.07 m 5.59
NA Kx x * x
Y * mX
Kx c KL
（2）分传质速率方程
N A kG p pi
ky=pkG （3）传质过程阻力
N A k L ci c
N A k y y yi
N A k x xi x
kx=ckL
低浓度气体吸收 1. 物料衡算 GB(Yb－Ya)=LS(Xb－Xa) Ya=Yb(1－ η)
Y
Y
1 1 m K y ky kx
1 1 1 K x mk y k x
1 1 1 KG kG Hk L
1 1 H K L kG k L
LS L X (Ya S X a ) GB GB
LS L X (Yb S X b ) GB GB
2. L/G的选择和L的确定 yb ya yb ya L * G min xb xa yb / m xa L L G (1.1 ~ 2.0)( )min G G xb ( yb ya ) xa L 3. 填料层高度计算 ① ② h0=HOG·NOG= HOL·NOL = HG·NG = HL·NL
-2 2
（2）吸收因数法
N OL
* x xb 1 A ln 1 A a * xb xb 1 A
E B
y b
mʹ=E/Pʹ=E/(P/2)=2m=1.2
m E p
ya
* ya
N OG AN OL
10
1 1 1 KG kG Hk L
1 H 1 K L kG kL
1000 c 55.56kmol / m3 18
* A
p Ex A 8.2 kPa p p A 5.47 kPa
p A 5 5.47 27.35kPa
p* A pA
N OG
1 1 ln (1 S ) S 1 S 1
y4 y3 y2 y1 o A x0 x1 x2
全塔物料衡算： G（ ya － yb）=L（ xa － xb ）
B E
④ 塔板数的计算 图解法
操作线：
y
L L x ( yb xb ) G G
G G 来自百度文库 (1.2 ~ 2.0) L L min
y mxa 1 S ln 1 S b ya mxa 1 S
判断题
3、当亨利系数E很大时，根据双膜理论，可判断过程的吸收速率为气膜控 制。( × ) 4、对某一吸收系统，如果1/ky >>1/kx ，则为气膜控制; 1/ky <<1/kx ，则为液 膜控制。( × )
1 1 m K y k y kx
1 1 1 K x mk y k x
因
xa ) yb mxa yb mxa m( xa b mxa ya y a m( xa xa ) ya mxa ya xa ) m( xa 1 xa ) m( xa xa )( 1) ya ya m( xa b b 1 xa ) 0 b>1 ( 1) 0 ya ya 0 ya ya ( xa b
H OG G K ya
K x mK y
K L HK G
H OL
L K xa
解吸计算（低浓度）
③ 平 衡 关 系 直 线 NOG、NOL的计算 对数平均推动力法 吸收因子法
N OG
N OG yb ya ym
N OL
xb xa xm
平衡 关系 为非 直线
图解或数值积分法 近似梯级图解法
传质单元数法计算解吸填料层高度
h0 N OL H OL
H OL L Kxa
N OL
xa xb
ya mxa 1 , ( A 1) yb mxa N 1 N E0 Ne
dx x x*
9
选择题
（1）平均推动力法
N OL xa xb
7、当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍
p* ~ x
y* ~ x
p* Ex
相际传质的双膜模型
三、传质速率方程 （1）总传质速率方程
H=c/E=ρ/(EMs) m=E/P
2. 亨利定律
p* Hc
y* mx
N A K G ( p p*)
N A K L (c * c )
N A K y y y *
K y p KG
6.564
1 1 ln (1 0.833) 0.833 1 0.833 1
' N OG
92.3%

yb ya y y 1 a 1 a yb yb 0.05
方法一：塔内传质推动力增大，传质效果提高,从而使气体出塔浓度下降,吸收率增大。 方法二：原工况：h0=HOGNOG，新工况：h0=HʹOGNʹOG，因气液流量及操作温度、压力不变，所以传质单元 高度不变，传质单元数也不变，即
填空题
6、在101.3kPa、20℃下，某低浓度气体被清水吸收，气相传质分系数 kG=9.8710-4 kmol/(m2h kPa)，液膜吸收分系数kL=0.25 kmol/(m2hkmol/m3)， 易 溶气体，气相 溶质的溶解度系数H＝1.48 kmol/(m3kPa)，则该溶质为______ 总传质系数Ky= 0.1 kmol/(m2h)，液相总传质系数Kx = 0.0369 kmol/(m2h)。
H OG G K ya
y y b a yb
N OG
h0 4 6.564 H OG 0.6094
h0=HOG·NOG
2014/12/15
2014/ 12/15
S
1 1 0.833 A 1.2
例3
在高度为6m的填料塔内用纯溶剂吸收某混合气体中的可溶组分。
N OG
1 1 S ln (1 S ) 1 S 1
选择题
19、某吸收过程，已知其气相传质分系数ky=410-4kmol/(m2s)，液相传 C 质分系数kx=810-4kmol/(m2s) 由此可判断该过程为__________ 。 A 液膜控制； B 气膜控制； C 判断依据不足； D 气膜阻力和液膜阻力 相差不大。 24、对解吸因数S＝0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系y＝mx，当塔高为 无穷大时，若系统压力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则 C y* 。 此时气体入口组成yb将__________ A 大于； B 小于； C 等于； D 不确定。 y b
常压、 27℃ 下操作时混合气流量为 1200 m3/h 。气体混合物的初始浓度为 0.05（摩尔分率），塔截面积为 0.8 m2，填料层高为4 m，气相体积总传质 系数Kya为 100 kmol/m3.h，气液平衡关系符合亨利定律，且已知吸收因数 为1.2。试求：混合气离开吸收塔的浓度和回收率。注：计算中可近似用摩 尔分率代替摩尔比。
解： 混合气体的总摩尔流量：
常压25C下，气相溶质A的分压为5.47kPa的混合气体与溶质A浓度为
0.003kmol/m3的水溶液接触，求溶质A在两相间的转移方向。若将总压增至 5大气压，气相溶质的摩尔分率保持原来数值，则A的传质方向又如何？ 已知操作条件下，体系符合亨利定律，E=1.52×105kPa
x3
式中 S
N OL SN OG
mG L
解析法
N
1 y mxa 1 1 , ( A 1) ln 1 b ln A A ya mxa A
x xb x xb G a a mx L ya yb min a yb
y mxa 1 1 1 ln[(1 S ) b ln[(1 S ) S] S] 1 S 1 S 1 ya mxa
Ky≈ky=pkG=101.39.8710-4 =0.1 kmol/(m2h) Kx=mKy m=E/P H=c/E=ρ/(EMs)
8、用水吸收空气中微量氨的操作，在一定的温度和压强下，只要用水量足 14、低浓气体吸收中，已知平衡关系y=2x，ky=0.2 kmol/m2.s，kx=2×10-4 kmol/m2.s，则此体系属_______ 2×10-4 液膜 控制，总传质系数近似为Kx=_________ kmol/m2.s 。
G n / 60.93kmol / m 2 h
H OG G 0.6094 m K ya
解： 总摩尔浓度 对于稀溶液
* A
c c A cs c A
cA M A
MS c 0.003 5.40 105 xA A c 55.56
传质方向从液相到气相 传质方向从气相到液相
分析： 已知：xa=0，Q=1200m3/h，yb=0.05 ，Ω=0.8m2，h0=4m， Kya= 100 kmol/m3.h，A=1.2 求：ya=？，η=?
n
PQ 1.013 105 1200 48.74 kmol / h RT 8.314 300
低浓度吸收，惰性气体摩尔流率：
第九章 气体吸收习题课
吸收一章可概括如下 一个前提：连续（生产）稳定（扩散） 一条理论： 双膜理论 两个定律：菲克定律、亨利定律 三个方程：相平衡方程、操作线方程、 吸收过程基本方 程 四个概念：摩尔分率、摩尔比、摩尔浓度、 吸收率 多种应用、核心求塔高H 。
一、平衡关系表示方法 1. 溶解度曲线
在操作条件下相平衡常数为0.5，L/G=0.8 ，回收率为90% 。现改换另 一种填料，装填高度仍为6m 。在相同操作条件下，经测定回收率提高 到95% 。试计算新填料的体积传质系数(Kya)ʹ是原填料体积传质系数的 多少倍？
已知：xa=0，m=0.5，L/G=0.8 ，η=0.9，h0=6m 新工况下:xa=0，m=0.5，L/G=0.8 ，ηʹ=0.95， 求：(Kya)ʹ/Kya
mG L
够小，接触时间足够长，就能得到很浓的氨水。（ × ） 9、亨利定律是描述互成平衡的气、液两相间组成关系的。所以可用于任意 条件下的气、液平衡计算。（ × ）
用清水作吸收剂时xa=0，因为h0、HOG不变,可知NOG也不变，由
NOG
及
S
不变，
可知 η 不变。
13
14
15
计算题
例1
2014/ 12/15 例2 在逆流操作的吸收塔中，用纯溶剂等温吸收某气体混合物中的溶质。在
A y a
E
c H
S=m/(L/G)=1.2>1 L/G<m
11
xa
xb
12
选择题
26、操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率 将（ A ）；又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气体浓 度，则吸收率将（ C ）。 A 增大； B 降低； C 不变； D 不确定。
* yb
Δ xm
Δ xa xa x* a
Δ x Δ xb Δ xm a Δx ln a Δ xb * Δ xb xb xb
则与之平衡的气相浓度（或分压）
C 。
A y增大一倍； B p增大一倍； C y减小一倍； D p减小一倍。
m
E p
y=mx
9、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体，生成稀溶液（服从亨利定律 ），操作压力为113kPa，相平衡常数m = 0.25，已知其气膜吸收分系数 kG=1.2310 kmol/(m hkPa)，液膜吸收分系数kL=0.85m/h，则该系统属 于 A 控制过程。 A 气膜控制； B 液膜控制； C 双膜控制； D 不确定。