4
可见水蒸气的分压是很小的，一般来说，可以不考虑。
pCO2 ? 121.3 ? 103 ? 3.2 ? 103 ? 118.1 ? 103 Pa
液相中的CO 2浓度
xCO 2 ?
pCO 2 E
?
118.1 ? 103 1.66 ? 108
? 71.1 ? 10?5
膨胀之前水中的CO 2含量
X1
?
x1 1 ? x1
?
0.002 1 ? 0.002
?
0.002
m1
?
0.002 ? 44 1 ? 18
? 0.0049kg / kg
膨胀之后水中的CO2含量 ? m ? 0.0049? 0.0017 ? 0.0032kg / kg
m2
?
71.1 ? 10 ?5 1 ? 18
?
44
?
0.0017
5
例3： 扩散传质速率方程式的应用----气相扩散系数的测定
y2
1L
2
y3 ? 0 x 3 G
x2 x1
1 L
2
x2
x3
1 L
2
G
y1
y2 G y3 ? 0
12
例1： 吸收塔高（填料层高）的计算
在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨 --空气混合气中的氨，混 合气流量为0.025kmol/s, 混合气入塔含氨摩尔分数为0.02，出塔含氨
摩尔分数为0.001。吸收塔操作时的总压为101.3kPa ，温度为293k， 在操作浓度范围内，氨水系统的平衡方程为 y=1.2x ，总传质系数
z mm
10 20 30 40
气流B
z
液 体 A
50
在101.3kPa , 48 oC下，测定CCl 4在空气中
60
的扩散系数。
6
解：
作拟定态处理，某时刻τ，扩散距离为 z时的分子扩散速率
NA ?
P RT
?
D ln z
pB 2 pB1
气流B
在dτ 时间内汽化的CCl 4量=CCl 4扩散出管口的量
在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体，该组分通过静止 气层 z 扩散至管口被另一股气流 B 带走。紧贴液面上方组分A的分 压为液体A在一定温度下的饱和蒸气压，管口处 A的分压可视为零。 组分A的汽化使扩散距离 z 不断增加，记录时间τ与 z的关系。
? ks
0 9.34 24.9 46.7 74.8 109.0
? ym
? y1 ? ? y2
? y2
?
?y 1
?
y1 ?
m x 1 ??
y2
?y 2
?
m x 2 ?ln
y1 ? m x1 y2 ? m x2
?
?y1
?
y1 ? y2
y2 ?? m?x1
?
x 2 ?ln
y1 y2
? ?
mx 1 mx 2
?
y1 ? y2
ln y1 ? mx 1
?y1
?
y2 ??
m
G L
E ? 1.88 ? 105 kPa
C CO2
?
1.0 44 mol 1l
?
1 44
kmol m3
CM
?
Cs
?
996 18.02 1
?
kmol 55.3 m 3
x CO 2
?
C CO2 CM
?
1 44 ? 4.11 ? 10? 4
55.3
pCO2 ,e ? Ex CO2 ? 1.88 ? 105 ? 4.11 ? 10?4 ? 77.3kPa
AN Ad?
?
? L Adz
MA
NA
?
?L
MA
dz
d?
P
?
D ln
pB 2
?
?L
dz
RT z pB1 M A d?
z
液 体 A
? ? z 2zdz ? 2M A ? DP ln pB2 ? d?
z0
? L RT pB1 0
z2
?
z0 2
?
????
2M
?L
A
?
DP RT
ln
pB2 pB1
?????7Fra bibliotekz2第8章 吸收 典型例题题解
1
相平衡关系的应用 例1：在总压1200kPa , 温度303k下，含CO 25.0% （V% ）与含CO 2
1.0g/l 的水溶液相遇，问：发生吸收还是解吸？并以分压差表示传
质的推动力。 解：
判断传质的方向，即将溶液中溶质的平衡分压 pe 与气相中的分压进行比较。
pCO2 ,e ? Ex CO2
pCO2 ? 1200 ? 5.0% ? 60kPa
pCO2 ,e ? pCO2 解吸
pCO2 ,e ? pCO2 ? 77.3 ? 60 ? 17.3kPa
2
例2：惰性气体与CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为30% ，在 表压1 Mpa 下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的CO 2达到饱和，此 吸收液在膨胀槽中减压（表压）至20kPa ，放出大部分CO 2 ，然后 再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与 CO 2的平衡关系服 从亨利关系，操作温度为20oC ，求1kg水在膨胀槽中最多能放出多 少kg的CO 2气体？
?
z0 2
?
????
2M
?L
A
?
DP RT
ln
pB2 pB1
?????
在直角坐标上，以 z2为纵坐标，τ为横坐标，得直线的斜率B，其 中含扩散系数 D
B ? 3.21 ? 10 ? 3 m 2 s
z2
?
D ? B ? ? L RT ? 1 ? 9.12? 10?6 m2
2M AP ln pB2
s
pB1
膨胀槽
吸
收
塔
解
吸
塔
3
解：吸收塔塔底气相中CO 2的分压（绝对压）
? ? pCO2 ? 1? 106 ? 0.1? 106 ? 30% ? 0.33 ? 106 Pa
查 25oC下，CO 2在水中溶解的亨利系数 E ? 1 .66 ? 10 2 MPa
CO 2在水中的饱和浓度(最大浓度)
xCO2
?
pCO 2 E
?y1
?
y2 ?
y2 ? mx 2
N OG
?
1 1? m
ln y1 ? mx 1 y2 ? mx 2
L
10
G
根据流程画操作线
例1：吸收塔根据流程画操作线
y1
x2
x3
y3
x1
y1
?L
G
y2
L
y3
G
x3
x2
x1
y2
x2
11
例2：解吸塔根据流程画操作线
L
操作线在平衡线的下方因为 ye ? y
x1
1y
L G
?
0.33 ? 106 1.66 ? 108
? 0.20 ? 10? 2 ? 0.002
膨胀槽内CO 2发生解吸,解吸后,CO 2在气、液相中的浓度是呈平衡的。 解吸气的总压力（即膨胀槽中压力）为
PT ? 20 ? 10 3 ? 101.3 ? 10 3 ? 121.3 ? 10 3 Pa 25oC时水的饱和蒸气压 pw ? 3.2 ? 10 3 Pa
8
传质阻力的问题 ky 小或 m小，气膜控制
1 ?? m
ky
kx
1 ? 1?m Ky ky kx
kx 小或 m大，液膜控制
1 ?? 1 k x k y ?m
1 ? 1? 1 K x k x k y ?m
9
平均推动力方法的另一种表达方式：
当气液平衡关系可以用亨利定律来表示时， y=mx
N OG
?
y 1 ? y 2 ? y 1 ? y 2 ln ? y 1