氣液相平衡課件

2023/9/11第五章

吸收一、平衡溶解度二、亨利定律三、氣液相平衡在吸收中的應(yīng)用

第二節(jié)

氣液相平衡2023/8/3第五章

吸收一、平衡溶解度第二節(jié)

氣液2023/9/11一、平衡溶解度

1、氣體在液體中溶解度的概念氣體在液相中的溶解度：

表明一定條件下吸收過程可能達(dá)到的極限程度。

2、溶解度曲線

氣體在液體中的飽和濃度

比較：

傳熱吸收冷熱流體間的熱量傳遞、氣液兩相間的物質(zhì)傳遞

推動力是兩流體間的溫度差兩相間的濃度差?過程極限溫度相等兩相濃度差相等？

2023/8/3一、平衡溶解度1、氣體在液體中溶解度的概2023/9/112023/8/32023/9/112023/8/32023/9/112023/8/32023/9/112023/8/32023/9/11吸收劑、溫度T、P一定時，不同物質(zhì)的溶解度不同。

溫度、溶液的濃度一定時，溶液上方分壓越大的物質(zhì)越難溶。對于同一種氣體，分壓一定時，溫度T越高，溶解度越小。對于同一種氣體，溫度T一定時，分壓P越大，溶解度越大。加壓和降溫對吸收操作有利。

2023/8/3吸收劑、溫度T、P一定時，不同物質(zhì)的溶解度2023/9/11二、亨利定律1、亨利定律

E——亨利常數(shù)，單位與壓強(qiáng)單位一致。

E值取決于物系的特性及溫度；溫度T上升，E值增大；在同一溶劑中，E值越大的氣體越難溶。適用范圍：稀溶液。2、亨利定律的其他表示形式1）用溶質(zhì)A在溶液中的摩爾濃度和氣相中的分壓表示的亨利定律

2023/8/3二、亨利定律1、亨利定律2023/9/11H——溶解度系數(shù)，單位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。

H是溫度的函數(shù)，H值隨溫度升高而減小。易溶氣體H值大，難溶氣體H值小。H與E的關(guān)系設(shè)溶液的密度為

，濃度為

，則

2023/8/3H——溶解度系數(shù)，單位：kmol/m3·P2023/9/11對于稀溶液，

2)氣液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)表示的亨利定律m——相平衡常數(shù)，是溫度和壓強(qiáng)的函數(shù)。

溫度升高、總壓下降則m值變大，m值越大，表明氣體的溶解度越小。

2023/8/3對于稀溶液，2)氣液相中溶質(zhì)的摩2023/9/11m與E的關(guān)系：

由分壓定律知：由亨利定律：

即：2023/8/3m與E的關(guān)系：由分壓定律知：由亨利定律：2023/9/113）用摩爾比Y和X分別表示氣液兩相組成的亨利定律a)

摩爾比定義：

由

2023/8/33）用摩爾比Y和X分別表示氣液兩相組成的亨利2023/9/11當(dāng)溶液濃度很低時，X≈0，上式簡化為：亨利定律的幾種表達(dá)形式也可改寫為2023/8/3當(dāng)溶液濃度很低時，X≈0，上式簡化為：亨利2023/9/11（1）三種表達(dá)形式

（1）（2）（3）

m

又稱相平衡常數(shù)，便于數(shù)學(xué)描述（反映了相平衡本質(zhì)）

E、H、m為亨利常數(shù)E單位：同壓強(qiáng)單位kpaH單位：kpa/kmol·m-3m單位：無單位總結(jié)：（2）亨利定律中三個常數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換2023/8/3（1）三種表達(dá)形式（1）m又稱相平衡常數(shù)2023/9/11（3）討論a、E、m、H的數(shù)值越小，溶質(zhì)的溶解度越大b、在總壓不太高（5atm或0.5MPa）E或H僅與溫度有關(guān)與總壓P無關(guān)E=f（t）H=f（t）c、若總壓一定時，t↑、E

↑、x↓

低溫有利于吸收若y一定，總壓不同意味著分壓不同，總壓↑、X↑

總壓的提高對吸收有利t↓

d、以平衡分壓表示的數(shù)學(xué)式反映相平衡的本質(zhì)以ye=mx表示則便于計算E↓、H↓、m↓X↑

m除與溫度有關(guān)外，還與總壓有關(guān)2023/8/3（3）討論a、E、m、H的數(shù)值越小，溶質(zhì)的溶2023/9/11例：在常壓及20℃下，測得氨在水中的平衡數(shù)據(jù)為：0.5gNH3/100gH2O濃度為的稀氨水上方的平衡分壓為400Pa，在該濃度范圍下相平衡關(guān)系可用亨利定律表示，試求亨利系數(shù)E，溶解度系數(shù)H，及相平衡常數(shù)m。（氨水密度可取為1000kg/m3）解：由亨利定律表達(dá)式知：2023/8/3例：在常壓及20℃下，測得氨在水中的平衡數(shù)據(jù)2023/9/11∴亨利系數(shù)為

又

，而

∴相平衡常數(shù)

2023/8/3∴亨利系數(shù)為又，而∴相平衡常數(shù)2023/9/11∴溶解度系數(shù)為：

或由各系數(shù)間的關(guān)系求出其它系數(shù)

2023/8/3∴溶解度系數(shù)為：或由各系數(shù)間的關(guān)系求出其它2023/9/11三、氣液平衡在吸收中的應(yīng)用

1、判斷過程的方向

例：在101.3kPa，20℃下,稀氨水的氣液相平衡關(guān)系為：，若含氨0.094摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和組成

的氨水接觸,確定過程的方向。解：

用相平衡關(guān)系確定與實際氣相組成

成平衡的液相組成

2023/8/3三、氣液平衡在吸收中的應(yīng)用1、判斷過程的方2023/9/11將其與實際組成比較：

∴氣液相接觸時，氨將從氣相轉(zhuǎn)入液相，發(fā)生吸收過程。或者利用相平衡關(guān)系確定與實際液相組成成平衡的氣相組成將其與實際組成比較：

∴氨從氣相轉(zhuǎn)入液相，發(fā)生吸收過程。若含氨0.02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和

x=0.05的氨水接觸，則

2023/8/3將其與實際組成比較：∴氣液相接觸時，氨將2023/9/11氣液相接觸時，氨由液相轉(zhuǎn)入氣相，發(fā)生解吸過程。此外，用氣液相平衡曲線圖也可判斷兩相接觸時的傳質(zhì)方向具體方法：已知相互接觸的氣液相的實際組成y和x，在x-y坐標(biāo)圖中確定狀態(tài)點，若點在平衡曲線上方，則發(fā)生吸收過程；若點在平衡曲線下方，則發(fā)生解吸過程。

2023/8/3氣液相接觸時，氨由液相轉(zhuǎn)入氣相，發(fā)生解吸過程2023/9/112、計算過程的推動力

3、確定過程的極限

所謂過程的極限是指兩相充分接觸后，各相組成變化的最大可能性。

以液相濃度差表示

吸收推動力以氣相濃度差表示的吸收推動力

2023/8/32、計算過程的推動力3、確定過程的極限2023/9/11組成為y1的混合氣

增加塔高