第6章 气体吸收
1）总压100
，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的
的浓度为多少？
分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。空气中 解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa
查表得 E=8.76×105kPa
的体积百分率为0.79。
x?p*/E?10?6
H=?/(EMS)?1000/(8.76?105?18)?6.342?10?6kmoL/(kN.m) C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m3
2）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为
大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为 ③溶质A浓度为 间的转移方向。
的水溶液；②溶质A浓度为
的水溶液；
的水溶液。试求上述三种情况下溶质A在二相
解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054
E.?104 ① m??015P0.02?3.6?10?5 x1?31?1018** ∴y1?mx1?0.054 ∴?y?y?y1?0 ∴平衡
② x2?0.001?5?18.?10 31?1018 ∴y* ∴?y?y?y*.2?mx2?00272?0 ∴气相转移至液相 ③ x3?0.003?5?5.4?10 31?1018* ∴y*3?mx3?0.081 ∴?y?y?y3?0 ∴液相转移至气相
④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm
∴m=E/P=0.05×104 x4=x3=5.4×10-5
∴y* ∴?y?y?y*.4?mx4?00274?0 ∴气相转移至液相 3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。总压为1大气压。已知塔底气相中含
1.5%（摩尔分率），水中含
的浓
度为 （摩尔分率）。试求塔底温程推动力。
5℃及30℃时的吸收过
解：查表得（50C） E1=3.19×104kpa m1=E1/P=315 p*1=Ex=0.319?105?1.8?10?5?0.5724KPa
y*1?p*1/P?0.5742/101.33?0.0057y.1?0.015气相推动力：?y1?y1?y*1?0.0093液相推动力：?x1?x*1?x1?y1/m?x1?2.96?10?5查表得（300C）：E2?6.17?104KPa,m2?E2/p?609p*2?E2x?6.17?104?1.8?10?5?1.1106kpay*2?p*2/P?1.1106/101.33?0.011气相推动力：?y2?y2?y*2?0.0040液相推动力：?x2?x*2?x2?y2/m2?x2?6.63?10?6
4）总压为100 ，温度为15℃时 的亨利系数E为
。试计
算：①H、m的值（对稀水溶液密度为 ）；②若空气中 的分压为50 ，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。
解：1）H?EMs/?g?1.22?105?18/(103)?2196kN.m/KmoLm?E/P?1.22?105/100?12202)p?Ex50?1.22?105xx?4.10?10p?HC50?2196CC?0.023kmol/m3?4
5）在总压为100
测得水中 为
解： p*=100KPa
、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯 的平衡溶解度为 ，试求亨利系数。
，经充分接触后
溶液，溶液的密度可近似取
C2.857?10?2H?*??2.857?10?4 (mol/L)/kPa
100p?1035 kPa E???1945.?10?4HMs2.857?10?186）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为
的分压分别为23.2
和6.5
，扩散两端组分A
为
。实验测得的传质系数
。若在相同的操作条件和组分浓度下，组分A和B
进行等分子扩散，试分别求传质系数
和传质速率
。
解：pA1=23.2KPa pA2=6.5KPa pB1=P－pA1=78.1KPa pB2=94.8KPa
kG?D?P?DP????RT??pBm?RT??pB1?pB2?ln?141.?10?5mol/(m2?s?Pa) pB2pB1D?12.?10?5mol/(m2?s?Pa) RT?D??12.?10?5mol/(m2?s?Pa) ∴kG?RT?∴
??∴NA?kG?pA1?pA2??2.0?10?4kmol/(m2?s)
7）已知：柏油路面积水 ，水温20℃，空气总压100 ，空气中水汽分压1.5 ，设路面积水上方始终有 厚的静止空气层。问柏油路面积水吹干需多长时间？ 解：该过程可看作一组分通过另一停滞组分的扩散过程 查表得 200C时 水的饱和蒸汽压为P=1.5kPa 依题意 pA1=2.3346kPa pA2=1.5kPa
pB1?100?2.3346?97.6654kPapB2?100?1.5?98.5kPapBm?(pB1?pB2)/Ln(pB1/pB2)?98.08kPa 由表得：
00C水的扩散系数D?0.22?10?4m2/s200C水的扩散系数D?0.248?10?4m2/sNA?Dp(pA1?pA2)/(RTZPBm)
?0.248?10?4?100?(2.2346?1.5)/(8.314?293?0.25?10?3?98.08)?3.46?10KmoL/(m?s)?52
以为扩散为稳定扩散，所以
NA??h/(MA?)????h/(MANA)??1000?3?10/(18?3.46?10)?4.808?10s8）试分别计算0℃及101.3
值进行比较分析。
下
、
?3?53
在空气中的扩散系数，并与实验
解：(1) A：CO2，B：空气，MA=44，MB=29
VB=29.9，VA=34.0，P=101.3KPa，t = 273.2K
D??11?4.36?10T????MAMB??51.5122m?1155.?10s
?5PVA?13?VB13?2(2)A：SO2，B：空气，MA=64，MB=29
VB=29.9，VA=44.8，P=101.3KPa，t = 273.2K
D??11?4.36?10T????MAMB??51.5122m?9.822?10s
?6PVA9）试计算
?13?VB13?2在35℃水中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。
解： A：HCl，B：H2O，MB=18，α=2.6
VA=3.7+21.6=25.3，T=308.2K，μ=0.7225cp
D?7.4?10?8??MB?T0.5?VA0.62cm?311.?10s
?510） 某传质过程的总压为300
、
，吸收过程传质系数分别为
，气液相平衡关系符合亨利定
和
；
律，亨利系数E为 ，试求：①吸收过程传质总系数 ②液相中的传质阻力为气相的多少倍。 解：10. (1)E = 10.67×103kPa，P = 300kPa，m?E?3557. P11m13557. ∴Ky = 0.3919 ????Kykykx107.2211111 ∴Kx = 13.94 ????Kxmkykx3557.?107.22m(2)
kxky1?1kx1173.
mky11）在填料塔内以水吸收空气～氨混合气中的氨。已知：总压P为1大气压，温度t为20℃，亨利系数E为
，气相体积传质分系数
为
，液相体积传质分系数 为 。气相中含氨5.4%（体积），液相中含氨0.062（摩尔分率），液相可按稀溶液处理。试求气、液界面处平衡的浓度以及气相传质阻力占总阻力的分率。 解：m=E/P=76.6/101.33=0.756
∴ y=0.054 x=0.062 c=1000/18=55.56kmoL/m3
kym?p?kam?101.33?4.25?10?4?0.0431kmoL/(m3?s)kxm?C?kLm?5.82?10?55.56?0.323kmoL/(m?s)?33
在界面处：y1?mx1kym(y?y1)?kxm(x1?x2)y1?0.756x14.31?10?2(0.054?y1)?0.323(x1?0.062)
得： x1?0.062 9 y1?0.047 5 1/kym?1/kym?m/kxm?1/0.0431?0.756/0.323?25.54 气相阻力占总阻力分率为： ??1/(0.0431?25.54)?90.800