所以，气相主体中空气（惰性组分）的分压pB1=p－pA1=101.3－20.26=81.04kPa 气液界面上的空气（惰性组分）的分压pB2=p－pA2=101.3－0=101.3kPa 空气在气相主体和界面上分压的对数平均值为：

pBm?pB2?pB1101.3?81.04?90.8kPa =

101.3pB2lnln81.04pB1Dp(pA1?pA2)

RTzpBmNA?1.8?10?5101.3=??(20.26?0) 8.314?293?0.00190.8=1.67×10-4kmol/(m2·s)

8．在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数kG=3.84×10-6 kmol/（m2·s·kPa），液相传质系数kL=1.83×10-4 m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05，x=0.01时

*（1） 以（pA?pA）、（cA?cA）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；

*（2） 分析该过程的控制因素。

p*6.7?134kPa 解：（1）根据亨利定律E?A?x0.05相平衡常数m?E134??1.34 p100溶解度常数H??sEMs?1000?0.4146

134?18*以气相分压差（pA?pA）表示总推动力时：

*pA?pA=100×0.05-134×0.01=3.66kPa

11111??=??13180?260417?273597 KGHkLkG0.4146?1.83?10?43.86?10?6KG?3.66?10?6 kmol/（m2·s·kPa）

37

*NA?KG(pA?pA)=3.66×10-6×3.66=1.34×10-5 kmol/（m2·s）

以（cA?cA）表示的传质总推动力时：

*cA?0.01?0.56 kmol/m3

0.99?18/1000*cA?cA=0.4146×100×0.05－0.56=1.513 kmol/m3

KG3.66?10?6KL???8.8?10?6m/s

H0.4146*NA?KL(cA?cA)=8.8×10-6×1.513=1.3314×10-5 kmol/（m2·s）

*（2）与（pA?pA）表示的传质总推动力相应的传质阻力为273597（m2·s·kPa）/ kmol；

其中气相阻力为

1?13180m2·s·kPa/ kmol； kG液相阻力

12

?260417m·s·kPa/ kmol； HkL气相阻力占总阻力的百分数为

260417?100%?95.2%。

273597故该传质过程为气膜控制过程。

9．若吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线，界面上气液两相平衡，推导出KL与kL、kG的关系。

解：因吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线 c＊A?HpA 界面上气液两相平衡 cAi?HpAi的关系式 由 NA?KL(cA?cA)得

*1*NA?(cA?cA) （1）

KL由NA?kG(pA?pAi)得

NAcAic*A?kG(?)

HHHNA?(c*A?cAi) （2） kG 38

由NA?kL(cAi?cA)得

1NA?(cAi?cA) （3） kL（2）式＋（3）式，并与（1）式比较得

11H?? KLkLkG吸收过程设计型计算

10．用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体总压为101.3 kPa，其中氨的分压为1.0133 kPa，要求混合气体处理量为773m/h，水吸收混合气中氨的吸收率为99％。在操作条件下物系的平衡关系为Y?0.757X，若吸收剂用量为最小用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg？（1）塔底液相浓度（用摩尔分率表示）。 解：

（1） Y1?*3

pA1.0133??0.01 pB101.3?1.0133Y2?Y1(1??)?0.01(1?0.99)?1?10?4

V?773?273(1?0.01)?31.8kmol/h

293?22.4Y1?Y231.8(0.01?0.0001)??23.8kmol/h

0.01X1*?X2?00.757Lmin?V实际吸收剂用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h ＝856.8 kg/h （2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+

31.8(0.01?0.0001)?0.0066

47.611．在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A，已知进塔混合气体中组分A的浓度为0.04（摩尔分率，下同），出塔尾气中A的浓度为0.005，出塔水溶液中组分A的浓度为0.012，操作条件下气液平衡关系为Y?2.5X。试求操作液气比是最小液气比的倍数？ 解：

Y1?*y10.04??0.0417 1?y11?0.04 39

Y2?y20.005??0.005

1?y21?0.005x10.012??0.0121 1?x11?0.012 X1?Y?Y2Y1?Y2Y20.005?L??1??m(1?)?2.5(1?)??*Y1Y10.0417?X2?V?minX1

m ?2.2Y?Y2L0.0417?0.005?1??3.03 VX1?X20.0121?0L?L?3.03/???1.38 ?V?V?min2.212．用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分率)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分率）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为 37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为Y?17.8X，求气相总传质单元数。 解： 吸收剂流量L?*37800?2100kmol/h 18Y1?y10.09??0.099 1?y11?0.09 Y2?Y1(1??)?0.099(1?0.8)?0.0198

惰性气体流量V?100(1?y1)?100(1?0.09)?91kmol/h

X1?X2?V91(Y1?Y2)?1.1?10?3?(0.099?0.0198)?4.53?10?3 L2100?Y1?Y1?Y1*?0.099?17.8?4.53?10?3?0.0184 ?Y2?Y2?Y2*?0.0198?17.8?1.1?10?3?2.2?10?4

?Y1??Y20.0184?2.2?10?4?Ym???4.1?10?3

?Y0.0184lnln12.2?10?4?Y2NOG?Y1?Y20.099?0.0198??19.3 ?Ym4.1?10?3 40